صفحة 243 - 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

📚 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

نوع: محتوى تعليمي

التحليل

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أنشئ الرسوم البيانية واستخدمها: باستخدام ورقة رسم بياني واحدة، ارسم وعين الرسم البياني للتيار مقابل الهبوط في الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء على المحور x. ما شكل هذين المنحنيين البيانيين؟

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

صياغة النماذج: باستخدمم قانون أم. احسب وحدد من الرسم البياني نفسه علاقة الجهد-التيار للمقاوم Ω 100 من الجهد 0 V حتى 2 V، وسم هذا الخط المقاوم Ω 100. ما شكل هذا المخطط؟

نوع: محتوى تعليمي

الاستنتاج والتطبيق

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

قارن بين المنحنيات البيانية-الجهد للدايود والدايود المشع للضوء والمقاوم.

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أي هذه الأدوات تحقق قانون أوم؟

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

الاستنتاج والتحليل: توصف الدايودات بأن لها فجوة تحول في الجهد. ما نقطة التحول للدايود المصنوع من السيليكون، ولدايود المشع للضوء الذي استخدمته؟

4

نوع: QUESTION_HOMEWORK

فسر لماذا للدايود المشع للضوء بدل دايود 1N4002، وذلك مقابل الجزء (b) من الرسم التخطيطي.

نوع: محتوى تعليمي

التوسع في البحث

5

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما الذي يمكن فعله للحصول على أفضل قياسات التيار لدايود؟

نوع: محتوى تعليمي

الفيزياء في الحياة

نوع: محتوى تعليمي

يسري تيار مقداره 150–75 mA في المصابيح الكهربائية الصغيرة المثالية عند جهد معين. لماذا تفضل الشركات الصناعة استخدام الدايودات المشعة للضوء في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو مشغلات MP3 التي تعمل بالبطاريات؟

6

نوع: QUESTION_ACTIVITY

يجب أن تكون دائرة الدايود مماثلة للجزء (a) من الرسم التخطيطي. تأكد من أن مؤشر مصدر القدرة عند الصفر، ثم صلّه بمقياس الكهرباء. ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء، وذلك من أجل زيادة الهبوط في الجهد عبر الدايود من 0 حتى 0.8 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة، ثم دوّن قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد. تحذير: إذا أصبح التيار أكبر مما يتحمله جهاز الأميتر الذي تستخدمه فلا تعمل على زيادة الجهد إلى قيمة أكبر، وتوقف عن أخذ القراءات. حرك مفتاح مصدر القدرة، ثم افصله عن مقياس الكهرباء.

7

نوع: QUESTION_ACTIVITY

استعمل الدايود المشع للضوء بدل الدايود 1N4002 في الجزء (b) من الرسم التخطيطي.

8

نوع: QUESTION_ACTIVITY

صل طرف التوصيل القصير للدايود المشع للضوء مع الطرف الموجب للأميتر (الطرف السالب للفلتميتر)؛ وهي النقطة التي وصل بها الطرف المغطى بشريط الفضة للدايود. صل الطرف الطويل للدايود المشع للضوء مع المقاوم ومع الطرف الموجب للفلتميتر.

9

نوع: QUESTION_ACTIVITY

صل مصدر القدرة بمقياس الكهرباء، ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء؛ وذلك لزيادة الجهد عبر الدايود المشع للضوء من 0 وحتى 2.0 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة، ثم دوّن قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد. وشاهد الدايود المشع للضوء، ودون ملاحظاتك حوله.

10

نوع: QUESTION_ACTIVITY

صل مصدر القدرة بمقياس الكهرباء، ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء؛ وذلك لزيادة الجهد عبر الدايود المشع للضوء من 0 وحتى 2.0 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة، ثم دوّن قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد. وشاهد الدايود المشع للضوء، ودون ملاحظاتك حوله.

🔍 عناصر مرئية

📄 النص الكامل للصفحة

التحليل --- SECTION: 1 --- أنشئ الرسوم البيانية واستخدمها: باستخدام ورقة رسم بياني واحدة، ارسم وعين الرسم البياني للتيار مقابل الهبوط في الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء على المحور x. ما شكل هذين المنحنيين البيانيين؟ --- SECTION: 2 --- صياغة النماذج: باستخدمم قانون أم. احسب وحدد من الرسم البياني نفسه علاقة الجهد-التيار للمقاوم Ω 100 من الجهد 0 V حتى 2 V، وسم هذا الخط المقاوم Ω 100. ما شكل هذا المخطط؟ الاستنتاج والتطبيق --- SECTION: 1 --- قارن بين المنحنيات البيانية-الجهد للدايود والدايود المشع للضوء والمقاوم. --- SECTION: 2 --- أي هذه الأدوات تحقق قانون أوم؟ --- SECTION: 3 --- الاستنتاج والتحليل: توصف الدايودات بأن لها فجوة تحول في الجهد. ما نقطة التحول للدايود المصنوع من السيليكون، ولدايود المشع للضوء الذي استخدمته؟ --- SECTION: 4 --- فسر لماذا للدايود المشع للضوء بدل دايود 1N4002، وذلك مقابل الجزء (b) من الرسم التخطيطي. التوسع في البحث --- SECTION: 5 --- ما الذي يمكن فعله للحصول على أفضل قياسات التيار لدايود؟ الفيزياء في الحياة يسري تيار مقداره 150–75 mA في المصابيح الكهربائية الصغيرة المثالية عند جهد معين. لماذا تفضل الشركات الصناعة استخدام الدايودات المشعة للضوء في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو مشغلات MP3 التي تعمل بالبطاريات؟ --- SECTION: 6 --- يجب أن تكون دائرة الدايود مماثلة للجزء (a) من الرسم التخطيطي. تأكد من أن مؤشر مصدر القدرة عند الصفر، ثم صلّه بمقياس الكهرباء. ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء، وذلك من أجل زيادة الهبوط في الجهد عبر الدايود من 0 حتى 0.8 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة، ثم دوّن قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد. تحذير: إذا أصبح التيار أكبر مما يتحمله جهاز الأميتر الذي تستخدمه فلا تعمل على زيادة الجهد إلى قيمة أكبر، وتوقف عن أخذ القراءات. حرك مفتاح مصدر القدرة، ثم افصله عن مقياس الكهرباء. --- SECTION: 7 --- استعمل الدايود المشع للضوء بدل الدايود 1N4002 في الجزء (b) من الرسم التخطيطي. --- SECTION: 8 --- صل طرف التوصيل القصير للدايود المشع للضوء مع الطرف الموجب للأميتر (الطرف السالب للفلتميتر)؛ وهي النقطة التي وصل بها الطرف المغطى بشريط الفضة للدايود. صل الطرف الطويل للدايود المشع للضوء مع المقاوم ومع الطرف الموجب للفلتميتر. --- SECTION: 9 --- صل مصدر القدرة بمقياس الكهرباء، ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء؛ وذلك لزيادة الجهد عبر الدايود المشع للضوء من 0 وحتى 2.0 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة، ثم دوّن قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد. وشاهد الدايود المشع للضوء، ودون ملاحظاتك حوله. --- SECTION: 10 --- صل مصدر القدرة بمقياس الكهرباء، ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء؛ وذلك لزيادة الجهد عبر الدايود المشع للضوء من 0 وحتى 2.0 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة، ثم دوّن قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد. وشاهد الدايود المشع للضوء، ودون ملاحظاتك حوله. --- VISUAL CONTEXT --- **TABLE**: Untitled Description: No description Table Structure: Headers: هبوط الجهد (V) عبر الدايود | تيار الدايود (mA) | تيار الدايود المشع للضوء (mA) Rows: Row 1: | | 0 Row 2: | | 0.1 Row 3: | | 0.2 Row 4: | | 1.9 Row 5: | | 2.0 Empty cells: Cells in the 'هبوط الجهد (V) عبر الدايود' and 'تيار الدايود (mA)' columns are empty and likely intended to be filled based on the experiment description. Calculation needed: The table is likely intended to record measurements of voltage and current for a diode and an LED under varying conditions, as described in the accompanying exercises. Context: This table is used in conjunction with exercises 1, 2, and 6 to record experimental data for diodes and LEDs.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 8

سؤال 1: التحليل 1. أنشئ الرسوم البيانية واستخدمها باستخدام ورقة رسم بياني واحدة، ارسم وعين الرسم البياني للتيار مقابل الهبوط في الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء مثل التيار على المحور y والهبوط في الجهد على المحور x. ما شكل هذين المنحنيين البيانيين؟

الإجابة: س1: منحنيان غير خطيين؛ تيار صغير ثم يزداد بحدة عند الركبة.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن الدايود والدايود المشع للضوء (LED) هما مكونان إلكترونيان شبه موصلان يسمحان بمرور التيار في اتجاه واحد فقط (الانحياز الأمامي) بعد تجاوز جهد معين يُعرف بجهد العتبة أو جهد الركبة.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عند رسم العلاقة بين التيار والجهد، نلاحظ أن التيار يكون صغيراً جداً أو معدوماً عندما يكون الجهد المطبق أقل من جهد العتبة. بمجرد تجاوز هذا الجهد، يبدأ الدايود في التوصيل، ويزداد التيار بشكل حاد جداً مع زيادة طفيفة في الجهد.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، فإن شكل المنحنيين البيانيين للتيار مقابل الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء يكون **غير خطي**، ويظهر فيه تيار صغير جداً في البداية ثم يزداد بحدة عند نقطة معينة تُعرف بـ "الركبة".

سؤال 2: 2. صياغة النماذج باستخدام قانون أوم احسب وحدد على الرسم البياني نفسه علاقة الجهد-التيار للمقاوم Ω 100 من الجهد 0 V حتى 2 V، وسم هذا الخط المقاوم Ω 100. ما شكل هذا المخطط؟

الإجابة: س2: خط مستقيم يمر بنقطة الأصل (قانون أوم).

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر قانون أوم الذي ينص على أن التيار (I) المار في مقاوم يتناسب طردياً مع الجهد (V) المطبق عليه، وذلك عند ثبات درجة الحرارة. الصيغة الرياضية هي $V = I \times R$.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** إذا كانت المقاومة (R) ثابتة (مثل مقاوم أومي بقيمة 100 Ω)، فإن زيادة الجهد تؤدي إلى زيادة متناسبة في التيار. عند رسم هذه العلاقة، حيث التيار على المحور y والجهد على المحور x، فإننا نتوقع خطاً مستقيماً يمر بنقطة الأصل (0,0) لأن عند جهد صفر يكون التيار صفراً.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، شكل المخطط البياني لعلاقة الجهد-التيار لمقاوم أومي هو **خط مستقيم يمر بنقطة الأصل**، وهذا هو ما يعبر عنه قانون أوم.

سؤال 1: الاستنتاج والتطبيق 1. قارن بين المنحنيات البيانية التيار-الجهد للدايود والدايود المشع للضوء والمقاوم.

الإجابة: س1: المقاوم: خطي. الدايود/LED: غير خطي.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن الدايود والدايود المشع للضوء (LED) هما مكونان إلكترونيان شبه موصلان يسمحان بمرور التيار في اتجاه واحد فقط (الانحياز الأمامي) بعد تجاوز جهد معين يُعرف بجهد العتبة أو جهد الركبة.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عند رسم العلاقة بين التيار والجهد، نلاحظ أن التيار يكون صغيراً جداً أو معدوماً عندما يكون الجهد المطبق أقل من جهد العتبة. بمجرد تجاوز هذا الجهد، يبدأ الدايود في التوصيل، ويزداد التيار بشكل حاد جداً مع زيادة طفيفة في الجهد.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، فإن شكل المنحنيين البيانيين للتيار مقابل الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء يكون **غير خطي**، ويظهر فيه تيار صغير جداً في البداية ثم يزداد بحدة عند نقطة معينة تُعرف بـ "الركبة".

سؤال 2: 2. أي هذه الأدوات تحقق قانون أوم؟

الإجابة: س2: المقاوم فقط يحقق قانون أوم.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر قانون أوم الذي ينص على أن التيار (I) المار في مقاوم يتناسب طردياً مع الجهد (V) المطبق عليه، وذلك عند ثبات درجة الحرارة. الصيغة الرياضية هي $V = I \times R$.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** إذا كانت المقاومة (R) ثابتة (مثل مقاوم أومي بقيمة 100 Ω)، فإن زيادة الجهد تؤدي إلى زيادة متناسبة في التيار. عند رسم هذه العلاقة، حيث التيار على المحور y والجهد على المحور x، فإننا نتوقع خطاً مستقيماً يمر بنقطة الأصل (0,0) لأن عند جهد صفر يكون التيار صفراً.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، شكل المخطط البياني لعلاقة الجهد-التيار لمقاوم أومي هو **خط مستقيم يمر بنقطة الأصل**، وهذا هو ما يعبر عنه قانون أوم.

سؤال 3: 3. الاستنتاج والتحليل: توصف الدايودات بأن لها فجوة تحول في الجهد. ما نقطة التحول للدايود المصنوع من السيليكون، وللدايود المشع للضوء الذي استخدمته؟

الإجابة: س3: السيليكون: 0.6 - 0.7V LED: 1.8-2.0V

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** فجوة التحول في الجهد (أو جهد العتبة/جهد الركبة) هي الحد الأدنى من الجهد الأمامي المطلوب لتشغيل الدايود وبدء مرور تيار كبير فيه. قبل هذا الجهد، يكون التيار صغيراً جداً أو معدوماً.
  2. **الخطوة 2 (القيم النموذجية):** بالنسبة للدايود المصنوع من السيليكون، فإن هذه القيمة تكون عادةً في حدود 0.6 إلى 0.7 فولت. أما الدايود المشع للضوء (LED)، فإن جهد التحول يكون أعلى ويعتمد على نوع المادة المصنوع منها ولون الضوء المنبعث.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، نقطة التحول للدايود المصنوع من السيليكون هي تقريباً **0.6 - 0.7V**، وللدايود المشع للضوء الذي استخدمته (بناءً على خصائص LED الشائعة) تكون عادةً في حدود **1.8 - 2.0V**.

سؤال 4: 4. فسر لماذا يصبح للدايود خاصية انبعاث الضوء عند تيار محدد 20 mA مثلاً؟

الإجابة: س4: إعادة اتحاد الإلكترونات والفجوات ينتج ضوءاً يعتمد على التيار.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** الدايود المشع للضوء (LED) هو نوع خاص من الدايودات المصنوعة من مواد شبه موصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي كافٍ عليه، تبدأ الإلكترونات في التحرك من المنطقة السالبة (n-type) إلى المنطقة الموجبة (p-type) عبر الوصلة. في هذه المنطقة، تلتقي الإلكترونات بالفجوات (أماكن شاغرة للإلكترونات) وتتحد معها. عند إعادة اتحاد الإلكترون مع الفجوة، فإنه يفقد طاقته الزائدة على شكل فوتون (ضوء). تعتمد شدة الضوء المنبعث على عدد الإلكترونات التي تعيد الاتحاد مع الفجوات، وهذا العدد يزداد بزيادة التيار المار عبر الدايود. لذلك، عند تيار محدد مثل 20 mA، يكون عدد الإلكترونات والفجوات التي تعيد الاتحاد كافياً لإنتاج ضوء مرئي بشدة معينة. ولذلك الإجابة هي: **يصبح للدايود خاصية انبعاث الضوء عند تيار محدد بسبب إعادة اتحاد الإلكترونات والفجوات داخل المادة شبه الموصلة، وينتج هذا الاتحاد فوتونات ضوئية، وتزداد شدة الضوء مع زيادة التيار المار.**

سؤال 5: التوسع في البحث ما الذي يمكن فعله للحصول على أفضل قياسات لتيار الدايود؟

الإجابة: س: التوسع في البحث استخدام مصدر مستمر، مقاومة حماية، وتثبيت درجة الحرارة.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** للحصول على أفضل قياسات لتيار الدايود، يجب مراعاة عدة عوامل تؤثر على أدائه ودقة القياسات. أولاً، استخدام **مصدر جهد مستمر ومستقر** يضمن عدم وجود تقلبات تؤثر على التيار، مما يوفر ظروف تشغيل ثابتة. ثانياً، من الضروري استخدام **مقاومة حماية (مقاومة تحديد التيار)** على التوالي مع الدايود. هذه المقاومة تحمي الدايود من التيارات الزائدة التي قد تتلفه، وتساعد في التحكم في التيار المار عبره بدقة. ثالثاً، يجب **تثبيت درجة الحرارة** أثناء إجراء القياسات، لأن خصائص الدايود (مثل جهد العتبة والتيار) تتأثر بشكل كبير بتغير درجة الحرارة. الحفاظ على درجة حرارة ثابتة يضمن أن القياسات تعكس خصائص الدايود الفعلية دون تأثيرات حرارية خارجية. ولذلك الإجابة هي: **للحصول على أفضل قياسات لتيار الدايود، يجب استخدام مصدر جهد مستمر ومستقر، وتضمين مقاومة حماية لتحديد التيار، وتثبيت درجة الحرارة أثناء التجربة.**

سؤال جدول البيانات: جدول البيانات

الإجابة: من جدول البيانات - قيم نموذجية | V | I(mA) | I_LED(mA) | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0.1 | 0 | 0 | | 0.2 | 0 | 0 | | 0.3 | 0 | 0 | | 0.4 | 0.01 | 0 | | 0.5 | 0.1 | 0 | | 0.6 | 1 | 0 | | 0.7 | 10 | 0 | | 0.8 | 20 | 0 | | 1.6 | - | 0.2 | | 1.7 | - | 1 | | 1.8 | - | 5 | | 1.9 | - | 12 | | 2.0 | - | 20 |