خريطة المفاهيم

📚 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

33. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية: الترانزستور، داود السليكون، يبعث ضوءًا، يوصل الكهرباء في كلا الاتجاهين.

نوع: محتوى تعليمي

مكونات الدائرة الكهربائية

نوع: محتوى تعليمي

سلك نحاس

نوع: محتوى تعليمي

LED

نوع: محتوى تعليمي

توصيل في اتجاه واحد

نوع: محتوى تعليمي

التضخيم

إتقان المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

34. كيف تختلف مستويات الطاقة في بلورة عنصر معين عن مستويات الطاقة في ذرة مفردة من ذلك العنصر؟

إتقان المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

35. لماذا يؤدي تسخين أشباه الموصلات إلى زيادة موصليتها؟

إتقان المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

36. ما الناقل الرئيس للتيار في المادة شبه الموصلة من النوع P؟

إتقان المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

37. يطبق جهاز الأوميتر فرق الجهد على الأداة لفحصها، ويقيس التيار، ويبين مقاومة الأداة. إذا قامت بتوصيل الأوميتر بين طرفي الدايود، فهل يعتمد التيار الذي تقيسه على أي طرف للدايود يوصل مع القطب الموجب للوميتر؟ وضح إجابتك.

إتقان المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

38. ما معنى رأس السهم على الباعث في رمز دائرة الترانزستور؟

إتقان المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

39. صف تركيب الدايود أمامياً. ووضح كيفية عمله.

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

40. في خطط حزم الطاقة الموضح في الشكل 8-16، أي منها تمثل المادة التي لها أكبر مقاومة؟

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

41. في مخططات حزم الطاقة الموضحة في الشكل 8-16، أيهما له حزم توصيل نصف ممتلئة؟

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

42. في مخططات حزم الطاقة الموضحة في الشكل 8-16، أيهما يمثل أشباه موصلات؟

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

43. تزداد موصلية الجرافيت عندما ترتفع درجة الحرارة، فهل توصل الجرافيت للكهرباء أكثر من النحاس أم السليكون؟

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

44. أي المواد الآتية تعمل عوازل جيدة: مادة لها فجوة ممنوعة عرضها eV 8، أم مادة لها فجوة ممنوعة عرضها eV 3، أم مادة لها فجوة ممنوعة؟

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

45. بالنسبة للذرات المواد الواردة في السؤال السابق، أي هذه المواد أكثر صعوبة عند انتزاع إلكترون من ذراتها؟

تطبيق المفاهيم

نوع: QUESTION_HOMEWORK

46. حدد إذا كان المصباح الكهربائي في كل من الدوائر a, b, c الموضحة في الشكل 17-8 مضيئاً أم لا.

🔍 عناصر مرئية

خريطة المفاهيم

A concept map showing 'مكونات الدائرة الكهربائية' at the top, branching out to 'سلك نحاس', 'LED', 'توصيل في اتجاه واحد', and 'التضخيم'. The term 'الترانزستور' and 'داود السليكون' are also present, likely to be filled in.

الشكل 8-16

Three diagrams labeled a, b, and c. Diagram 'a' shows a filled valence band and an empty conduction band separated by a large gap. Diagram 'b' shows a partially filled band. Diagram 'c' shows a valence band and conduction band that overlap or are very close.

الشكل 17-8

Three circuit diagrams labeled a, b, and c. Each circuit contains a battery symbol and a bulb symbol. Diagram 'a' shows a single battery connected to a bulb. Diagram 'b' shows two batteries connected in series with a bulb. Diagram 'c' shows two batteries connected in parallel with a bulb.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: خريطة المفاهيم ---
33. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية: الترانزستور، داود السليكون، يبعث ضوءًا، يوصل الكهرباء في كلا الاتجاهين.

مكونات الدائرة الكهربائية

سلك نحاس

LED

توصيل في اتجاه واحد

التضخيم

--- SECTION: إتقان المفاهيم ---
34. كيف تختلف مستويات الطاقة في بلورة عنصر معين عن مستويات الطاقة في ذرة مفردة من ذلك العنصر؟

--- SECTION: إتقان المفاهيم ---
35. لماذا يؤدي تسخين أشباه الموصلات إلى زيادة موصليتها؟

--- SECTION: إتقان المفاهيم ---
36. ما الناقل الرئيس للتيار في المادة شبه الموصلة من النوع P؟

--- SECTION: إتقان المفاهيم ---
37. يطبق جهاز الأوميتر فرق الجهد على الأداة لفحصها، ويقيس التيار، ويبين مقاومة الأداة. إذا قامت بتوصيل الأوميتر بين طرفي الدايود، فهل يعتمد التيار الذي تقيسه على أي طرف للدايود يوصل مع القطب الموجب للوميتر؟ وضح إجابتك.

--- SECTION: إتقان المفاهيم ---
38. ما معنى رأس السهم على الباعث في رمز دائرة الترانزستور؟

--- SECTION: إتقان المفاهيم ---
39. صف تركيب الدايود أمامياً. ووضح كيفية عمله.

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
40. في خطط حزم الطاقة الموضح في الشكل 8-16، أي منها تمثل المادة التي لها أكبر مقاومة؟

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
41. في مخططات حزم الطاقة الموضحة في الشكل 8-16، أيهما له حزم توصيل نصف ممتلئة؟

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
42. في مخططات حزم الطاقة الموضحة في الشكل 8-16، أيهما يمثل أشباه موصلات؟

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
43. تزداد موصلية الجرافيت عندما ترتفع درجة الحرارة، فهل توصل الجرافيت للكهرباء أكثر من النحاس أم السليكون؟

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
44. أي المواد الآتية تعمل عوازل جيدة: مادة لها فجوة ممنوعة عرضها eV 8، أم مادة لها فجوة ممنوعة عرضها eV 3، أم مادة لها فجوة ممنوعة؟

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
45. بالنسبة للذرات المواد الواردة في السؤال السابق، أي هذه المواد أكثر صعوبة عند انتزاع إلكترون من ذراتها؟

--- SECTION: تطبيق المفاهيم ---
46. حدد إذا كان المصباح الكهربائي في كل من الدوائر a, b, c الموضحة في الشكل 17-8 مضيئاً أم لا.

--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: خريطة المفاهيم
Description: A concept map showing 'مكونات الدائرة الكهربائية' at the top, branching out to 'سلك نحاس', 'LED', 'توصيل في اتجاه واحد', and 'التضخيم'. The term 'الترانزستور' and 'داود السليكون' are also present, likely to be filled in.
Context: Used to reinforce understanding of electrical components and their properties through a fill-in-the-blank exercise.

**DIAGRAM**: الشكل 8-16
Description: Three diagrams labeled a, b, and c. Diagram 'a' shows a filled valence band and an empty conduction band separated by a large gap. Diagram 'b' shows a partially filled band. Diagram 'c' shows a valence band and conduction band that overlap or are very close.
Data: Diagrams represent energy bands: a) insulator, b) semiconductor, c) conductor.
Context: Used to answer questions about material conductivity, resistance, and semiconductor properties based on energy band structure.

**DIAGRAM**: الشكل 17-8
Description: Three circuit diagrams labeled a, b, and c. Each circuit contains a battery symbol and a bulb symbol. Diagram 'a' shows a single battery connected to a bulb. Diagram 'b' shows two batteries connected in series with a bulb. Diagram 'c' shows two batteries connected in parallel with a bulb.
Data: Circuits represent different voltage sources connected to a load.
Context: Used to determine if a bulb will light based on the circuit configuration and voltage provided by the batteries.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 14

سؤال 33: 33. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية: الترانزستور، داود السليكون، يبعث ضوءًا، يوصل الكهرباء في كلا الاتجاهين.

الإجابة: س 33: الترانزستور س 33: دايود السليكون س 33: يبعث ضوءًا س 33: يوصل في كلا الاتجاهين

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** لفهم كيفية إكمال خريطة المفاهيم، يجب أن نتذكر خصائص ووظائف المكونات الإلكترونية الأساسية والمصطلحات المتعلقة بها.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **الترانزستور:** هو مكون إلكتروني شبه موصل يستخدم بشكل أساسي للتضخيم أو كمفتاح إلكتروني في الدوائر. - **دايود السليكون:** هو مكون إلكتروني شبه موصل يسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط. - **يبعث ضوءًا:** هذه خاصية مميزة لنوع معين من الدايودات، وهو الدايود الباعث للضوء (LED)، حيث يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية. - **يوصل الكهرباء في كلا الاتجاهين:** هذه خاصية للمواد الموصلة الجيدة (مثل المعادن) أو لبعض المكونات التي لا تظهر اتجاهية في التوصيل، على عكس الدايودات والترانزستورات التي لها اتجاهية في التوصيل.
**الخطوة 3 (النتيجة):** بناءً على هذه الخصائص، يمكننا إكمال خريطة المفاهيم بالمصطلحات المناسبة: - أحد المكونات هو: **الترانزستور** - مكون آخر هو: **دايود السليكون** - خاصية لبعض الدايودات هي: **يبعث ضوءًا** - خاصية لبعض المواد/المكونات هي: **يوصل الكهرباء في كلا الاتجاهين**

سؤال 34: 34. كيف تختلف مستويات الطاقة في بلورة عنصر معين عن مستويات الطاقة في ذرة مفردة من ذلك العنصر؟

الإجابة: س 34: في الذرة المفردة مستويات منفصلة، في البلورة حزم طاقة وفجوات.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن مستويات الطاقة في الذرات تحدد المواقع التي يمكن للإلكترونات أن تشغلها.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **في الذرة المفردة (المعزولة):** تكون مستويات الطاقة منفصلة ومحددة (كمّية)، حيث يشغل كل إلكترون مستوى طاقة محددًا ومميزًا. - **في البلورة (المادة الصلبة):** عندما تتجمع الذرات لتكوين بلورة، تتفاعل إلكترونات الذرات المتجاورة وتتداخل مداراتها. هذا التفاعل يؤدي إلى اتساع مستويات الطاقة المنفصلة لتتحول إلى حزم طاقة شبه متصلة (مثل حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل)، وتفصل بين هذه الحزم فجوات طاقة ممنوعة لا يمكن للإلكترونات أن تتواجد فيها.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، تختلف مستويات الطاقة في بلورة عنصر معين عن مستويات الطاقة في ذرة مفردة من ذلك العنصر بأنها تكون على شكل **حزم طاقة وفجوات** في البلورة، بينما تكون **مستويات منفصلة** في الذرة المفردة.

سؤال 35: 35. لماذا يؤدي تسخين أشباه الموصلات إلى زيادة موصليتها؟

الإجابة: س 35: التسخين يزود طاقة فتعبر الفجوة وتزيد الموصلية.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** أشباه الموصلات هي مواد لها فجوة طاقة ممنوعة صغيرة نسبيًا بين حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل.
**الخطوة 2 (التطبيق):** عند تسخين أشباه الموصلات، تكتسب الإلكترونات في حزمة التكافؤ طاقة حرارية إضافية. إذا كانت هذه الطاقة كافية، فإن بعض الإلكترونات تتمكن من عبور فجوة الطاقة الممنوعة والانتقال إلى حزمة التوصيل. عندما ينتقل إلكترون من حزمة التكافؤ، فإنه يترك وراءه فجوة (مكان شاغر) في حزمة التكافؤ. كل من الإلكترونات الحرة في حزمة التوصيل والفجوات في حزمة التكافؤ تعمل كناقلات شحنة يمكنها التحرك وتوصيل التيار الكهربائي.
**الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، يؤدي تسخين أشباه الموصلات إلى **زيادة عدد ناقلات الشحنة (الإلكترونات والفجوات)، مما يزيد من موصليتها الكهربائية**.

سؤال 36: 36. ما الناقل الرئيس للتيار في المادة شبه الموصلة من النوع P؟

الإجابة: س 36: الفجوات.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** المادة شبه الموصلة من النوع P تُصنع عن طريق إضافة شوائب ثلاثية التكافؤ (مثل البورون) إلى شبه موصل نقي (مثل السليكون).
**الخطوة 2 (التطبيق):** عند إضافة ذرة ثلاثية التكافؤ إلى شبكة السليكون، فإنها تشارك بثلاثة إلكترونات فقط مع الذرات المجاورة، مما يترك رابطة واحدة غير مكتملة (نقص إلكترون). هذا النقص في الإلكترون يُعرف بـ 'الفجوة'. هذه الفجوات يمكن أن تتحرك داخل المادة وتعمل كناقلات شحنة موجبة فعالة.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، الناقل الرئيس للتيار في المادة شبه الموصلة من النوع P هو **الفجوات**.

سؤال 37: 37. يطبق جهاز الأوميتر فرق الجهد على الأداة لفحصها، ويقيس التيار، ويبين مقاومة الأداة. إذا قامت بتوصيل الأوميتر بين طرفي الدايود، فهل يعتمد التيار الذي تقيسه على أي طرف للدايود يوصل مع القطب الموجب للوميتر؟ وضح إجابتك.

الإجابة: س 37: نعم، الدايود يوصل في اتجاه واحد (أمامي تيار، عكسي لا).

خطوات الحل:

**الشرح:** الدايود هو مكون إلكتروني شبه موصل يتميز بخاصية التوصيل في اتجاه واحد فقط. هذا يعني أنه يسمح بمرور التيار الكهربائي بسهولة عندما يكون منحازًا أماميًا (أي عندما يكون الجهد الموجب مطبقًا على الطرف P والجهد السالب على الطرف N)، بينما يمنع أو يقلل بشكل كبير مرور التيار عندما يكون منحازًا عكسيًا (أي عندما يكون الجهد الموجب مطبقًا على الطرف N والجهد السالب على الطرف P). عند توصيل الأوميتر بالدايود، سيطبق الأوميتر فرق جهد ويقيس التيار. إذا تم توصيل القطب الموجب للأوميتر بالطرف P (الأنود) والقطب السالب بالطرف N (الكاثود) للدايود، فسيكون الدايود منحازًا أماميًا وسيمر تيار كبير، مما يشير إلى مقاومة منخفضة. أما إذا تم عكس الأقطاب، فسيكون الدايود منحازًا عكسيًا، وسيمر تيار ضئيل جدًا أو لا يمر تيار على الإطلاق، مما يشير إلى مقاومة عالية جدًا. لذلك، **نعم، يعتمد التيار الذي يقيسه الأوميتر على أي طرف للدايود يوصل مع القطب الموجب للأوميتر**، لأن الدايود يوصل التيار في اتجاه واحد فقط.

سؤال 38: 38. ما معنى رأس السهم على الباعث في رمز دائرة الترانزستور؟

الإجابة: س 38: اتجاه التيار الاصطلاحي.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** الترانزستور هو مكون إلكتروني له ثلاثة أطراف (الباعث، القاعدة، المجمع) ويستخدم للتضخيم أو التبديل. يتم تمثيله في الدوائر الكهربائية برمز خاص.
**الخطوة 2 (التطبيق):** في رمز دائرة الترانزستور، يشير رأس السهم الموجود على طرف الباعث إلى اتجاه التيار الاصطلاحي (الذي يُفترض أنه يتدفق من الموجب إلى السالب) عندما يكون الترانزستور في حالة توصيل (منحاز أماميًا). كما أن اتجاه السهم يميز بين نوعي الترانزستور، ففي ترانزستور NPN يشير السهم إلى الخارج من القاعدة، وفي ترانزستور PNP يشير السهم إلى الداخل نحو القاعدة.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، معنى رأس السهم على الباعث في رمز دائرة الترانزستور هو **اتجاه التيار الاصطلاحي**.

سؤال 39: 39. صف تركيب الدايود المنحاز أماميًا. ووضح كيفية عمله.

الإجابة: س 39: P مع موجب و N مع سالب، تقل منطقة الاستنزاف ويمر التيار.

خطوات الحل:

**الشرح:** **تركيب الدايود المنحاز أماميًا:** يتكون الدايود من وصلة P-N، حيث تتصل منطقة شبه موصل من النوع P (تحتوي على فجوات كحاملات شحنة رئيسية) بمنطقة شبه موصل من النوع N (تحتوي على إلكترونات كحاملات شحنة رئيسية). عندما يكون الدايود منحازًا أماميًا، يتم توصيل الطرف الموجب لمصدر الجهد الخارجي بمنطقة P (الأنود) والطرف السالب لمصدر الجهد بمنطقة N (الكاثود). **كيفية عمله:** عند تطبيق الانحياز الأمامي، يدفع الجهد الخارجي الفجوات في منطقة P نحو الوصلة، ويدفع الإلكترونات في منطقة N نحو الوصلة أيضًا. هذا يؤدي إلى تقليل عرض منطقة الاستنزاف (المنطقة الخالية من حاملات الشحنة الحرة) عند الوصلة P-N. عندما يصبح الجهد الخارجي أكبر من الجهد الحاجز الداخلي للوصلة، تتمكن حاملات الشحنة (الفجوات والإلكترونات) من عبور الوصلة بسهولة، مما يؤدي إلى تدفق تيار كهربائي كبير عبر الدايود.

سؤال 40: 40. في مخطط حزم الطاقة الموضح في الشكل 16-8، أي منها تمثل المادة التي لها أكبر مقاومة؟

الإجابة: س 40: c

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** مقاومة المادة للتيار الكهربائي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمدى سهولة حركة الإلكترونات فيها. في مخططات حزم الطاقة، تُحدد هذه السهولة بحجم فجوة الطاقة الممنوعة بين حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **الموصلات:** ليس لديها فجوة طاقة ممنوعة أو تكون حزم التكافؤ والتوصيل متداخلة، مما يسمح للإلكترونات بالتحرك بحرية ومقاومة منخفضة جدًا. - **أشباه الموصلات:** لديها فجوة طاقة ممنوعة صغيرة نسبيًا، مما يسمح بمرور التيار تحت ظروف معينة (مثل التسخين أو التطعيم). - **العوازل:** لديها فجوة طاقة ممنوعة كبيرة جدًا، مما يتطلب طاقة هائلة للإلكترونات للانتقال إلى حزمة التوصيل، وبالتالي تكون مقاومتها عالية جدًا. المادة التي لها أكبر مقاومة هي المادة التي تتطلب أكبر قدر من الطاقة لتحريك الإلكترونات، أي التي لديها أكبر فجوة طاقة ممنوعة.
**الخطوة 3 (النتيجة):** بافتراض أن الشكل 16-8 يوضح مخططات حزم طاقة لمواد مختلفة، فإن المادة التي تمثل العازل (بأكبر فجوة طاقة ممنوعة) هي التي سيكون لها أكبر مقاومة. إذا كانت 'c' تمثل هذه الحالة، فإن الإجابة هي: **c**

سؤال 41: 41. في مخططات حزم الطاقة الموضحة في الشكل 16-8، أيها له حزم توصيل نصف ممتلئة؟

الإجابة: س 41: a

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** حزم التوصيل هي مستويات الطاقة التي يمكن للإلكترونات أن تتحرك فيها بحرية لتوصيل التيار الكهربائي. حالة امتلاء هذه الحزم تحدد نوع المادة من حيث التوصيل الكهربائي.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **الموصلات:** تتميز بأن حزمة التوصيل فيها تكون ممتلئة جزئيًا بالإلكترونات، أو أن حزمة التكافؤ تتداخل مع حزمة التوصيل. هذا يسمح للإلكترونات بالانتقال بسهولة إلى مستويات طاقة أعلى داخل نفس الحزمة أو الحزم المتداخلة، مما يسهل توصيل الكهرباء. - **أشباه الموصلات والعوازل:** تكون حزمة التوصيل فيها فارغة تقريبًا عند درجات الحرارة المنخفضة، وتفصلها عن حزمة التكافؤ فجوة طاقة ممنوعة.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المادة التي لها حزم توصيل نصف ممتلئة هي **الموصلات**. إذا كانت 'a' في الشكل 16-8 تمثل هذه الحالة، فإن الإجابة هي: **a**

سؤال 42: 42. في مخططات حزم الطاقة الموضحة في الشكل 16-8، أيها يمثل أشباه موصلات؟

الإجابة: س 42: b

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** تُصنف المواد من حيث توصيلها للكهرباء بناءً على بنية حزم الطاقة لديها، وتحديدًا حجم فجوة الطاقة الممنوعة بين حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **الموصلات:** ليس لديها فجوة طاقة ممنوعة أو تكون الحزم متداخلة. - **العوازل:** لديها فجوة طاقة ممنوعة كبيرة جدًا (أكبر من 5 إلكترون فولت تقريبًا). - **أشباه الموصلات:** لديها فجوة طاقة ممنوعة صغيرة نسبيًا (عادةً بين 0.5 و 2.5 إلكترون فولت). هذه الفجوة تسمح بمرور التيار تحت ظروف معينة مثل التسخين أو التطعيم، ولكنها ليست صغيرة جدًا مثل الموصلات ولا كبيرة جدًا مثل العوازل.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المادة التي تمثل أشباه الموصلات هي التي لديها فجوة طاقة ممنوعة صغيرة. إذا كانت 'b' في الشكل 16-8 تمثل هذه الحالة، فإن الإجابة هي: **b**

سؤال 43: 43. تزداد موصلية الجرافيت عندما ترتفع درجة الحرارة، فهل توصيل الجرافيت للكهرباء أكثر من النحاس أم السليكون؟

الإجابة: س 43: أكثر من السليكون وأقل من النحاس.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** تختلف المواد في موصليتها الكهربائية، وتتأثر هذه الموصلية بدرجة الحرارة بطرق مختلفة حسب نوع المادة (موصل، شبه موصل، عازل).
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **النحاس:** هو موصل جيد جدًا. موصليته عالية جدًا، وعادة ما تقل موصليته قليلاً مع ارتفاع درجة الحرارة بسبب زيادة اهتزازات الذرات التي تعيق حركة الإلكترونات. - **السليكون:** هو شبه موصل. موصليته منخفضة جدًا عند درجات الحرارة المنخفضة، ولكنها تزداد بشكل كبير مع ارتفاع درجة الحرارة حيث تكتسب الإلكترونات طاقة كافية لعبور فجوة الطاقة. - **الجرافيت:** هو شكل من أشكال الكربون يمتلك خصائص فريدة. يُعتبر شبه فلز أو شبه موصل في بعض الاتجاهات. موصليته أعلى بكثير من أشباه الموصلات النموذجية مثل السليكون، ولكنه ليس بنفس جودة الموصلات الفلزية مثل النحاس. تزداد موصليته مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يشبه سلوك أشباه الموصلات.
**الخطوة 3 (النتيجة):** بناءً على ما سبق، فإن توصيل الجرافيت للكهرباء **أكثر من السليكون وأقل من النحاس**.

سؤال 44: 44. أي المواد الآتية تعمل عوازل جيدة: مادة لها فجوة ممنوعة عرضها 8 eV، أم مادة لها فجوة ممنوعة عرضها 3 eV، أم مادة ليس لها فجوة ممنوعة؟

الإجابة: س 44: 8 eV

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** العوازل هي مواد لا تسمح بمرور التيار الكهربائي بسهولة. هذه الخاصية ترتبط ارتباطًا مباشرًا بحجم فجوة الطاقة الممنوعة في المادة.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **مادة ليس لها فجوة ممنوعة:** هذه مادة موصلة (مثل المعادن)، حيث يمكن للإلكترونات أن تتحرك بحرية. - **مادة لها فجوة ممنوعة عرضها 3 eV:** هذه الفجوة صغيرة نسبيًا، وتصنف المادة على أنها شبه موصلة أو عازل ضعيف، حيث يمكن لبعض الإلكترونات أن تقفز إلى حزمة التوصيل بطاقة حرارية أو ضوئية معقولة. - **مادة لها فجوة ممنوعة عرضها 8 eV:** هذه الفجوة كبيرة جدًا. يتطلب الأمر طاقة هائلة للإلكترونات لعبور هذه الفجوة والانتقال إلى حزمة التوصيل. هذا يعني أن الإلكترونات مقيدة بشدة ولا يمكنها التحرك بسهولة، مما يجعل المادة عازلًا جيدًا جدًا.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المواد التي تعمل عوازل جيدة هي المادة التي لها فجوة ممنوعة عرضها **8 eV**.

سؤال 45: 45. بالنسبة لذرات المواد الثلاث الواردة في السؤال السابق، أي هذه المواد أكثر صعوبة عند انتزاع إلكترون من ذراتها؟

الإجابة: س 45: 8 eV

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** صعوبة انتزاع إلكترون من ذرة في مادة صلبة ترتبط بالطاقة اللازمة لتحرير هذا الإلكترون من حزمة التكافؤ وجعله قادرًا على التوصيل، وهي ما تمثله فجوة الطاقة الممنوعة.
**الخطوة 2 (التطبيق):** - **مادة ليس لها فجوة ممنوعة:** الإلكترونات فيها حرة الحركة نسبيًا، وبالتالي يسهل انتزاعها أو تحريكها. - **مادة لها فجوة ممنوعة عرضها 3 eV:** تتطلب طاقة معينة (3 إلكترون فولت) لتحرير الإلكترون من حزمة التكافؤ إلى حزمة التوصيل. - **مادة لها فجوة ممنوعة عرضها 8 eV:** تتطلب طاقة أكبر بكثير (8 إلكترون فولت) لتحرير الإلكترون. هذا يعني أن الإلكترونات في هذه المادة مرتبطة بقوة أكبر بنواتها، وبالتالي يصعب انتزاعها.
**الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المادة التي تكون فيها الإلكترونات أكثر صعوبة عند انتزاعها من ذراتها هي المادة التي لها فجوة ممنوعة عرضها **8 eV**.

سؤال 46: 46. حدد إذا كان المصباح الكهربائي في كل من الدوائر a, b, c الموضحة في الشكل 17-8 مضيئاً أم لا.

الإجابة: س 46: a: غير مضيء b: غير مضيء c: مضيء

خطوات الحل:

**الشرح:** لتحديد ما إذا كان المصباح الكهربائي مضيئًا أم لا في كل دائرة، يجب أن نفحص اتجاه توصيل الدايود (أو أي مكون شبه موصل آخر يظهر في الشكل 17-8) بالنسبة لمصدر الجهد. الدايود يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط (الانحياز الأمامي) ويمنعه في الاتجاه المعاكس (الانحياز العكسي). - **الدائرة a:** إذا كان الدايود موصلاً بحيث يكون منحازًا عكسيًا (على سبيل المثال، الطرف الموجب للبطارية متصل بالطرف N للدايود والطرف السالب بالطرف P)، فلن يمر تيار كهربائي كبير عبر الدايود والمصباح. لذلك، سيكون المصباح **غير مضيء**. - **الدائرة b:** إذا كان الدايود موصلاً أيضًا بحيث يكون منحازًا عكسيًا، فلن يمر تيار كهربائي كبير. لذلك، سيكون المصباح **غير مضيء**. - **الدائرة c:** إذا كان الدايود موصلاً بحيث يكون منحازًا أماميًا (على سبيل المثال، الطرف الموجب للبطارية متصل بالطرف P للدايود والطرف السالب بالطرف N)، فسيمر تيار كهربائي عبر الدايود والمصباح. لذلك، سيكون المصباح **مضيئًا**.