مثال 4 - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: مثال 4

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

مثال 4

نوع: محتوى تعليمي

دايود في دائرة كهربائية بسيطة دايود مصنوع من السيليكون له خصائص V/I ، موصول بمصدر قدرة ومقاوم مقداره 470 Ω. إذا عمل مصدر القدرة على انحياز الدايود إلى الأمام، وعدّل جهده حتى أصبح التيار المار في الدايود 12 mA. فما مقدار جهد مصدر القدرة؟

تحليل المسألة ورسمها

نوع: محتوى تعليمي

ارسم مخططاً توضيحياً للدائرة الكهربائية التي وصل بها الدايود والمقاومة 470 Ω ومصدر القدرة. ثم بيّن اتجاه التيار.

المعلوم

نوع: محتوى تعليمي

Vₙ = ? I = 0.012 A (من الشكل) Vₑ = 0.70 V R=470 Ω

دليل الرياضيات

نوع: METADATA

ترتيب العمليات.

إيجاد الكمية المجهولة

نوع: محتوى تعليمي

يُعطي الهبوط في الجهد عبر المقاوم من خلال المعادلة IR = V ، وجهد المصدر القدرة يساوي مجموع الهبوط في الجهد في المقاوم والدايود.

نوع: محتوى تعليمي

Vₛ = IR + Vₑ

بالتعويض

نوع: محتوى تعليمي

I = 0.012 A ، R = 470 Ω ، Vₑ = 0.70 V

نوع: محتوى تعليمي

= (0.012 A) (470 Ω) + 0.70V

نوع: محتوى تعليمي

= 6.3 V

تقويم الجواب

نوع: محتوى تعليمي

• هل الوحدات صحيحة؟ فرق جهد مصدر القدرة مقيس بوحدة الفولت. • هل الجواب منطقي؟ تتفق مع التيار والمقاومة.

مسائل تدريبية

نوع: QUESTION_HOMEWORK

22. ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره 2.5 mA في الدايود الوارد في المثال 4؟

23

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره 2.5 mA إذا وصل دايود آخر مماثل على التوالي مع الدايود الوارد في المثال 4؟

24

نوع: QUESTION_HOMEWORK

صف كيف يجب أن يوصل الدايودان معًا في المسألة السابقة؟

25

نوع: QUESTION_HOMEWORK

صف ما يحدث في المسألة 23 إذا وصل الدايودان على التوالي في اتجاه غير صحيح.

26

نوع: QUESTION_HOMEWORK

يبلغ مقدار الهبوط في الجهد للدايود المصنوع من الجرمانيوم V 0.40 عند مرور تيار كهربائي مقداره mA 12 خلاله. فإذا وصل مقاوم مقداره Ω 470 على التوالي مع الدايود فما جهد البطارية اللازم؟

🔍 عناصر مرئية

Circuit Diagram for Example 4

A series circuit containing a voltage source (Vb), a resistor (R), and a diode (D). The current (I) flows in a loop. The diode is shown in forward bias. The voltage across the diode is labeled Vd.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: مثال 4 --- دايود في دائرة كهربائية بسيطة دايود مصنوع من السيليكون له خصائص V/I ، موصول بمصدر قدرة ومقاوم مقداره 470 Ω. إذا عمل مصدر القدرة على انحياز الدايود إلى الأمام، وعدّل جهده حتى أصبح التيار المار في الدايود 12 mA. فما مقدار جهد مصدر القدرة؟ --- SECTION: تحليل المسألة ورسمها --- ارسم مخططاً توضيحياً للدائرة الكهربائية التي وصل بها الدايود والمقاومة 470 Ω ومصدر القدرة. ثم بيّن اتجاه التيار. --- SECTION: المعلوم --- Vₙ = ? I = 0.012 A (من الشكل) Vₑ = 0.70 V R=470 Ω --- SECTION: دليل الرياضيات --- ترتيب العمليات. --- SECTION: إيجاد الكمية المجهولة --- يُعطي الهبوط في الجهد عبر المقاوم من خلال المعادلة IR = V ، وجهد المصدر القدرة يساوي مجموع الهبوط في الجهد في المقاوم والدايود. Vₛ = IR + Vₑ --- SECTION: بالتعويض --- I = 0.012 A ، R = 470 Ω ، Vₑ = 0.70 V = (0.012 A) (470 Ω) + 0.70V = 6.3 V --- SECTION: تقويم الجواب --- • هل الوحدات صحيحة؟ فرق جهد مصدر القدرة مقيس بوحدة الفولت. • هل الجواب منطقي؟ تتفق مع التيار والمقاومة. --- SECTION: مسائل تدريبية --- 22. ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره 2.5 mA في الدايود الوارد في المثال 4؟ --- SECTION: 23 --- ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره 2.5 mA إذا وصل دايود آخر مماثل على التوالي مع الدايود الوارد في المثال 4؟ --- SECTION: 24 --- صف كيف يجب أن يوصل الدايودان معًا في المسألة السابقة؟ --- SECTION: 25 --- صف ما يحدث في المسألة 23 إذا وصل الدايودان على التوالي في اتجاه غير صحيح. --- SECTION: 26 --- يبلغ مقدار الهبوط في الجهد للدايود المصنوع من الجرمانيوم V 0.40 عند مرور تيار كهربائي مقداره mA 12 خلاله. فإذا وصل مقاوم مقداره Ω 470 على التوالي مع الدايود فما جهد البطارية اللازم؟ --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Circuit Diagram for Example 4 Description: A series circuit containing a voltage source (Vb), a resistor (R), and a diode (D). The current (I) flows in a loop. The diode is shown in forward bias. The voltage across the diode is labeled Vd. Key Values: R = 470 Ω, I = 0.012 A, Vd = 0.70 V Context: Illustrates a simple circuit with a diode, used to understand voltage drops and current flow according to Ohm's Law and diode characteristics.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 5

سؤال 22: 22. ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره 2.5 mA في الدايود الوارد في المثال 4؟

الإجابة: س22: من المنحنى $V_d \approx 0.65 V$ ، إذن: $V_b = (0.0025)(470) + 0.65 = 1.8 V$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنفهم هذا السؤال، نحتاج أولاً لتحديد المعطيات المتوفرة لدينا: - التيار الكهربائي (I) = 2.5 mA = 0.0025 A (بتحويل المللي أمبير إلى أمبير). - المقاومة (R) = 470 Ω (هذه القيمة تُفترض من "المثال 4" المشار إليه في السؤال، وهو مثال نموذجي لدائرة دايود ومقاوم على التوالي). - جهد الدايود (Vd): بما أن السؤال يشير إلى "المثال 4"، فمن المفترض أن لدينا منحنى خصائص الدايود. عند تيار 2.5 mA، نجد من المنحنى أن جهد الدايود (Vd) يكون تقريباً 0.65 V (وهو جهد الانحياز الأمامي النموذجي لدايود السيليكون).
  2. **الخطوة 2 (القانون):** في دائرة توالي تحتوي على بطارية ومقاوم ودايود، يتوزع جهد البطارية على المقاوم والدايود. نستخدم قانون كيرشوف للجهود: $$V_b = I \times R + V_d$$
  3. **الخطوة 3 (الحل):** الآن نقوم بالتعويض بالقيم التي حددناها في القانون: $$V_b = (0.0025 \text{ A}) \times (470 \text{ \Omega}) + 0.65 \text{ V}$$ $$V_b = 1.175 \text{ V} + 0.65 \text{ V}$$ $$V_b = 1.825 \text{ V}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن جهد البطارية اللازم هو تقريباً **1.8 V**.

سؤال 23: 23. ما جهد البطارية اللازم لتوليد تيار كهربائي مقداره 2.5 mA إذا وصل دايود آخر مماثل على التوالي مع الدايود الوارد في المثال 4؟

الإجابة: س23: $V_b = IR + 2V_d$ $= (0.0025)(470) + 1.3 \approx 2.5 V$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** في هذه المسألة، لدينا نفس المعطيات الأساسية من السؤال السابق، ولكن مع إضافة دايود آخر مماثل على التوالي: - التيار الكهربائي (I) = 2.5 mA = 0.0025 A. - المقاومة (R) = 470 Ω. - جهد الدايود الواحد (Vd) = 0.65 V (من منحنى خصائص الدايود عند 2.5 mA، كما في السؤال 22).
  2. **الخطوة 2 (القانون):** عند توصيل دايودين متماثلين على التوالي، فإن الهبوط في الجهد عبرهما يتضاعف. لذا، يصبح قانون كيرشوف للجهود كالتالي: $$V_b = I \times R + 2 \times V_d$$
  3. **الخطوة 3 (الحل):** نُعوض بالقيم في القانون: $$V_b = (0.0025 \text{ A}) \times (470 \text{ \Omega}) + 2 \times (0.65 \text{ V})$$ $$V_b = 1.175 \text{ V} + 1.3 \text{ V}$$ $$V_b = 2.475 \text{ V}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن جهد البطارية اللازم هو تقريباً **2.5 V**.

سؤال 24: 24. صف كيف يجب أن يوصل الدايودان معًا في المسألة السابقة؟

الإجابة: س24: يوصلان على التوالي وبالاتجاه نفسه (انحياز أمامي).

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لكي يمر تيار كهربائي في دائرة تحتوي على دايودات، يجب أن تكون هذه الدايودات في حالة "انحياز أمامي". هذا يعني أن القطب الموجب للبطارية (أو الجهد الأعلى) يجب أن يوصل بالطرف الموجب (الأنود) للدايود، والقطب السالب (أو الجهد الأقل) يوصل بالطرف السالب (الكاثود). عند توصيل دايودين على التوالي بهدف السماح بمرور التيار، يجب أن يوصلا بنفس الاتجاه لضمان أن كلاهما في حالة انحياز أمامي. فإذا كان أحدهما معكوساً، فإنه سيعمل كدائرة مفتوحة ويمنع مرور التيار. لذلك، يجب أن يوصلا: **على التوالي وبالاتجاه نفسه (انحياز أمامي)**.

سؤال 25: 25. صف ما يحدث في المسألة 23 إذا وصل الدايودان على التوالي في اتجاه غير صحيح.

الإجابة: س25: يصبح أحدهما منحازاً عكسياً، فيصبح التيار $\approx 0$.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** الدايود هو مكون إلكتروني يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط (الانحياز الأمامي) ويمنعه تقريباً في الاتجاه المعاكس (الانحياز العكسي). إذا تم توصيل الدايودين على التوالي في اتجاه غير صحيح، فهذا يعني أن أحدهما على الأقل سيكون في حالة "انحياز عكسي". عندما يكون الدايود في حالة انحياز عكسي، فإنه يقاوم مرور التيار بشكل كبير جداً، ويعمل تقريباً كدائرة مفتوحة. في دائرة التوالي، إذا كان أحد المكونات يعمل كدائرة مفتوحة، فإن التيار الكلي في الدائرة سيصبح صفراً أو قريباً جداً من الصفر، بغض النظر عن جهد البطارية أو قيمة المقاومة الأخرى. لذلك، إذا وصل الدايودان على التوالي في اتجاه غير صحيح، **يصبح أحدهما منحازاً عكسياً، فيصبح التيار $\approx 0$**.

سؤال 26: 26. يبلغ مقدار الهبوط في الجهد للدايود المصنوع من الجرمانيوم 0.40 V عند مرور تيار كهربائي مقداره 12 mA خلاله. فإذا وصل مقاوم مقداره 470 Ω على التوالي مع الدايود فما جهد البطارية اللازم؟

الإجابة: س26: $V_b = IR + V_d$ $= (0.012)(470) + 0.40 = 6.0 V$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد المعطيات المتوفرة لدينا في هذه المسألة: - جهد الهبوط عبر الدايود (Vd) = 0.40 V (هذه القيمة خاصة بدايود الجرمانيوم). - التيار الكهربائي (I) = 12 mA = 0.012 A (بتحويل المللي أمبير إلى أمبير). - المقاومة (R) = 470 Ω.
  2. **الخطوة 2 (القانون):** كما في المسائل السابقة، في دائرة توالي تحتوي على بطارية ومقاوم ودايود، يتوزع جهد البطارية على المقاوم والدايود. نستخدم قانون كيرشوف للجهود: $$V_b = I \times R + V_d$$
  3. **الخطوة 3 (الحل):** الآن نقوم بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$V_b = (0.012 \text{ A}) \times (470 \text{ \Omega}) + 0.40 \text{ V}$$ $$V_b = 5.64 \text{ V} + 0.40 \text{ V}$$ $$V_b = 6.04 \text{ V}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن جهد البطارية اللازم هو تقريباً **6.0 V**.