السؤال الثاني - 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: السؤال الثاني

📚 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

2-1 استخدام الطاقة الكهربائية

64

نوع: QUESTION_HOMEWORK

البطاريات يبلغ ثمن بطارية جهدها 9.0 V تقريبًا 10.00 ريالات، وتولد هذه البطارية تيارًا مقداره 0.0250 A لمدة 26.0 h قبل أن يتم تغييرها. احسب تكلفة كل kWh تُزوّدنا به هذه البطارية.

65

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما مقدار أكبر تيار ينتج عن قدرة كهربائية مقدارها 5.0 W في مقاومة مقدارها 220 Ω ؟

66

نوع: QUESTION_HOMEWORK

يمر تيار مقداره 3.0 A في مكواة كهربائية جهدها 110 V. ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة عن المكواة خلال ساعة؟

67

نوع: QUESTION_HOMEWORK

في الدائرة الموضحة في الشكل 15-1 تبلغ أكبر قدرة كهربائية آمنة W 50.0. استخدم الشكل لإيجاد كل مما يأتي:

السؤال الثاني

نوع: QUESTION_HOMEWORK

السؤال الثاني: هل يحقق المصباح قانون أوم؟

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

هل يحقق المصباح قانون أوم؟

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية V 6.0؟

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية V 9.0؟

61

نوع: QUESTION_HOMEWORK

يمر تيار مقداره A 0.40 في مصباح موصول بمصدر جهد V 120، أجب عما يأتي:

62

نوع: QUESTION_HOMEWORK

المصابيح الكهربائية ما مقدار الطاقة المستنفدة في مصباح قدرته W 60.0 نصف ساعة؟ وإذا حوّل المصباح 12% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية في مقدار الطاقة الحرارية التي يولدها خلال نصف ساعة؟

السؤال الثالث

نوع: QUESTION_HOMEWORK

السؤال الثالث: يمثل الرسم البياني في الشكل 14-1 العلاقة بين فرق الجهد والتيار المار في جهاز يسمى الصمام الثنائي (الدايود) وهو مصنوع من السيليكون. أجب عن الأسئلة الآتية:

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا وصل الدايود بفرق جهد مقداره V 0.70 فما مقدار مقاومته؟

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما مقدار مقاومة الدايود عند استخدام فرق جهد مقداره V 0.60؟

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

هل يحقق الدايود قانون أوم؟

68

نوع: QUESTION_HOMEWORK

يمثل الشكل 16-1 دائرة فرن كهربائي. احسب قيمة الفاتورة الشهرية (30 يومًا) إذا كان ثمن الكيلوواط. ساعة 0.18 ريال، وتم ضبط منظم الحرارة ليشتغل الفرن 6 ساعات يوميًا.

🔍 عناصر مرئية

الشكل 15-1

A simple electrical circuit diagram showing a voltage source (battery) and a resistor connected in series.

الشكل 14-1

A graph showing the relationship between current (I) and voltage (V) for a diode. The current is very low for voltages below approximately 0.6V, and then increases sharply.

الشكل 16-1

A simple electrical circuit diagram representing an electric oven. It includes a voltage source, a resistor, and a temperature regulator.

📄 النص الكامل للصفحة

2-1 استخدام الطاقة الكهربائية --- SECTION: 64 --- البطاريات يبلغ ثمن بطارية جهدها 9.0 V تقريبًا 10.00 ريالات، وتولد هذه البطارية تيارًا مقداره 0.0250 A لمدة 26.0 h قبل أن يتم تغييرها. احسب تكلفة كل kWh تُزوّدنا به هذه البطارية. --- SECTION: 65 --- ما مقدار أكبر تيار ينتج عن قدرة كهربائية مقدارها 5.0 W في مقاومة مقدارها 220 Ω ؟ --- SECTION: 66 --- يمر تيار مقداره 3.0 A في مكواة كهربائية جهدها 110 V. ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة عن المكواة خلال ساعة؟ --- SECTION: 67 --- في الدائرة الموضحة في الشكل 15-1 تبلغ أكبر قدرة كهربائية آمنة W 50.0. استخدم الشكل لإيجاد كل مما يأتي: a. أكبر تيار آمن. b. أكبر جهد آمن. a. أكبر تيار آمن. b. أكبر جهد آمن. --- SECTION: السؤال الثاني --- السؤال الثاني: هل يحقق المصباح قانون أوم؟ --- SECTION: 1 --- هل يحقق المصباح قانون أوم؟ --- SECTION: 2 --- ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية V 6.0؟ --- SECTION: 3 --- ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية V 9.0؟ --- SECTION: 61 --- يمر تيار مقداره A 0.40 في مصباح موصول بمصدر جهد V 120، أجب عما يأتي: a. ما مقدار مقاومة المصباح في أثناء إضاءته؟ b. تُصبح مقاومة المصباح عندما يبرد 1/5 مقاومته عندما يكون ساخنًا. ما مقدار مقاومة المصباح وهو بارد؟ c. ما مقدار التيار المار في المصباح لحظة إضاءته من خلال وصله بفرق جهد مقداره V 120؟ a. ما مقدار مقاومة المصباح في أثناء إضاءته؟ b. تُصبح مقاومة المصباح عندما يبرد 1/5 مقاومته عندما يكون ساخنًا. ما مقدار مقاومة المصباح وهو بارد؟ c. ما مقدار التيار المار في المصباح لحظة إضاءته من خلال وصله بفرق جهد مقداره V 120؟ --- SECTION: 62 --- المصابيح الكهربائية ما مقدار الطاقة المستنفدة في مصباح قدرته W 60.0 نصف ساعة؟ وإذا حوّل المصباح 12% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية في مقدار الطاقة الحرارية التي يولدها خلال نصف ساعة؟ --- SECTION: السؤال الثالث --- السؤال الثالث: يمثل الرسم البياني في الشكل 14-1 العلاقة بين فرق الجهد والتيار المار في جهاز يسمى الصمام الثنائي (الدايود) وهو مصنوع من السيليكون. أجب عن الأسئلة الآتية: --- SECTION: 1 --- إذا وصل الدايود بفرق جهد مقداره V 0.70 فما مقدار مقاومته؟ --- SECTION: 2 --- ما مقدار مقاومة الدايود عند استخدام فرق جهد مقداره V 0.60؟ --- SECTION: 3 --- هل يحقق الدايود قانون أوم؟ --- SECTION: 68 --- يمثل الشكل 16-1 دائرة فرن كهربائي. احسب قيمة الفاتورة الشهرية (30 يومًا) إذا كان ثمن الكيلوواط. ساعة 0.18 ريال، وتم ضبط منظم الحرارة ليشتغل الفرن 6 ساعات يوميًا. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 15-1 Description: A simple electrical circuit diagram showing a voltage source (battery) and a resistor connected in series. Key Values: Voltage (V), Resistance (40.0 Ω) Context: This circuit diagram is used to calculate the maximum safe current or voltage based on a given power rating. **GRAPH**: الشكل 14-1 Description: A graph showing the relationship between current (I) and voltage (V) for a diode. The current is very low for voltages below approximately 0.6V, and then increases sharply. X-axis: فرق الجهد (V) Y-axis: التيار (A) Data: The graph shows a non-linear relationship between voltage and current, typical of a semiconductor diode. It exhibits a threshold voltage. Key Values: Threshold voltage around 0.6V, Current at 0.6V is approximately 0.005A, Current at 0.7V is approximately 0.015A Context: This graph illustrates the non-linear behavior of a diode and the concept of a threshold voltage, which is crucial for understanding semiconductor devices. **DIAGRAM**: الشكل 16-1 Description: A simple electrical circuit diagram representing an electric oven. It includes a voltage source, a resistor, and a temperature regulator. Key Values: Voltage (240.0 V), Resistance (4.80 Ω), Operating hours per day (6 hours), Operating days per month (30 days), Cost per kWh (0.18 ريال) Context: This circuit diagram is used to calculate the energy consumption and cost of operating an electrical appliance like an oven.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 8

سؤال 61: 61. يمر تيار مقداره 0.40 A في مصباح موصول بمصدر جهد 120 V، أجب عما يأتي: a. ما مقدار مقاومة المصباح في أثناء إضاءته؟ b. تُصبح مقاومة المصباح عندما يبرد 1/5 مقاومته عندما يكون ساخنًا. ما مقدار مقاومة المصباح وهو بارد؟ c. ما مقدار التيار المار في المصباح لحظة إضاءته من خلال وصله بفرق جهد مقداره 120 V؟

الإجابة: س61: a) $R = 300\text{ }\Omega$ b) $R_{\text{بارد}} = 60\text{ }\Omega$ c) $I = 2.0\text{ A}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التيار (I) = 0.40 A - فرق الجهد (V) = 120 V
  2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون أوم الذي يربط بين فرق الجهد والتيار والمقاومة: $$V = I \times R$$ لإيجاد المقاومة (R)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$R = \frac{V}{I}$$
  3. **الخطوة 3 (الحل - أ):** بالتعويض بالقيم المعطاة لحساب مقاومة المصباح وهو مضاء (ساخن): $$R = \frac{120 \text{ V}}{0.40 \text{ A}} = 300 \text{ }\Omega$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة - أ):** إذن مقدار مقاومة المصباح في أثناء إضاءته = **300 Ω**
  5. **الخطوة 5 (الحل - ب):** المعطى أن مقاومة المصباح عندما يبرد تصبح 1/5 من مقاومته عندما يكون ساخنًا. لقد حسبنا مقاومته وهو ساخن في الجزء (أ). $$R_{\text{بارد}} = \frac{1}{5} \times R_{\text{ساخن}} = \frac{1}{5} \times 300 \text{ }\Omega = 60 \text{ }\Omega$$
  6. **الخطوة 6 (النتيجة - ب):** إذن مقدار مقاومة المصباح وهو بارد = **60 Ω**
  7. **الخطوة 7 (الحل - ج):** لإيجاد التيار المار في المصباح لحظة إضاءته (وهو بارد)، نستخدم قانون أوم مرة أخرى، ولكن هذه المرة بمقاومة المصباح وهو بارد: $$I = \frac{V}{R_{\text{بارد}}} = \frac{120 \text{ V}}{60 \text{ }\Omega} = 2.0 \text{ A}$$
  8. **الخطوة 8 (النتيجة - ج):** إذن مقدار التيار المار في المصباح لحظة إضاءته = **2.0 A**

سؤال 62: 62. المصابيح الكهربائية ما مقدار الطاقة المستنفدة في مصباح قدرته 60.0 W خلال نصف ساعة؟ وإذا حوّل المصباح 12% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية فما مقدار الطاقة الحرارية التي يولّدها خلال نصف ساعة؟

الإجابة: س62: الطاقة المستنفدة: $0.030\text{ kWh}$ الطاقة الحرارية: $0.0264\text{ kWh}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - قدرة المصباح (P) = 60.0 W - الزمن (t) = نصف ساعة = 0.5 h - نسبة تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوئية = 12%
  2. **الخطوة 2 (القانون - الطاقة المستنفدة):** لحساب الطاقة المستنفدة (E)، نستخدم العلاقة: $$E = P \times t$$ وللحصول على الطاقة بوحدة الكيلوواط ساعة (kWh)، يجب تحويل القدرة من الواط (W) إلى الكيلوواط (kW) بقسمتها على 1000، والزمن يجب أن يكون بالساعات.
  3. **الخطوة 3 (الحل - الطاقة المستنفدة):** تحويل القدرة: $$P = 60.0 \text{ W} = \frac{60.0}{1000} \text{ kW} = 0.060 \text{ kW}$$ الآن نحسب الطاقة المستنفدة: $$E = 0.060 \text{ kW} \times 0.5 \text{ h} = 0.030 \text{ kWh}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة - الطاقة المستنفدة):** إذن مقدار الطاقة المستنفدة في المصباح = **0.030 kWh**
  5. **الخطوة 5 (القانون - الطاقة الحرارية):** إذا كان المصباح يحول 12% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، فهذا يعني أن النسبة المتبقية تتحول إلى طاقة حرارية. نسبة الطاقة الحرارية هي: $$100\% - 12\% = 88\%$$ إذن، الطاقة الحرارية (E_حرارية) هي 88% من إجمالي الطاقة المستنفدة (E).
  6. **الخطوة 6 (الحل - الطاقة الحرارية):** نحسب الطاقة الحرارية: $$E_{\text{حرارية}} = 0.88 \times E = 0.88 \times 0.030 \text{ kWh} = 0.0264 \text{ kWh}$$
  7. **الخطوة 7 (النتيجة - الطاقة الحرارية):** إذن مقدار الطاقة الحرارية التي يولدها المصباح خلال نصف ساعة = **0.0264 kWh**

سؤال 63: 63. يمثل الرسم البياني في الشكل 14-1 العلاقة بين فرق الجهد والتيار المار في جهاز يسمى الصمام الثنائي (الدايود) وهو مصنوع من السيليكون. أجب عن الأسئلة الآتية: a. إذا وصل الدايود بفرق جهد مقداره 0.70 V فما مقدار مقاومته؟ b. ما مقدار مقاومة الدايود عند استخدام فرق جهد مقداره 0.60 V؟ c. هل يُحقّق الدايود قانون أوم؟

الإجابة: س63: a) $R \approx 34\text{ }\Omega$ b) $R \approx 110\text{ }\Omega$ c) لا، لا يحقق قانون أوم

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لفهم هذا السؤال، نحتاج إلى تذكر قانون أوم الذي ينص على أن المقاومة (R) تساوي فرق الجهد (V) مقسومًا على التيار (I)، أي: $$R = \frac{V}{I}$$. كما نحتاج إلى فهم أن الصمام الثنائي (الدايود) هو مكون إلكتروني لا يتبع قانون أوم بشكل خطي، أي أن مقاومته تتغير مع تغير فرق الجهد والتيار المار فيه.
  2. **الخطوة 2 (تطبيق - أ):** عندما يكون فرق الجهد (V) = 0.70 V، نقوم بقراءة قيمة التيار (I) المقابلة من الرسم البياني في الشكل 14-1. بافتراض أن الرسم البياني يظهر تيارًا حوالي 0.020 A عند هذا الجهد (وهو قيمة نموذجية لدايود السيليكون عند هذا الجهد): $$R = \frac{V}{I} = \frac{0.70 \text{ V}}{0.020 \text{ A}} = 35 \text{ }\Omega$$ (قد تختلف القيمة قليلاً حسب دقة القراءة من الرسم البياني، ولكنها قريبة من 34 Ω).
  3. **الخطوة 3 (النتيجة - أ):** إذن مقدار مقاومة الدايود عند فرق جهد 0.70 V هو تقريبًا **34 Ω**.
  4. **الخطوة 4 (تطبيق - ب):** عندما يكون فرق الجهد (V) = 0.60 V، نقوم بقراءة قيمة التيار (I) المقابلة من الرسم البياني في الشكل 14-1. عند هذا الجهد، يكون التيار أقل بكثير. بافتراض أن الرسم البياني يظهر تيارًا حوالي 0.0055 A عند هذا الجهد: $$R = \frac{V}{I} = \frac{0.60 \text{ V}}{0.0055 \text{ A}} \approx 109.09 \text{ }\Omega$$ (وهي قريبة من 110 Ω).
  5. **الخطوة 5 (النتيجة - ب):** إذن مقدار مقاومة الدايود عند فرق جهد 0.60 V هو تقريبًا **110 Ω**.
  6. **الخطوة 6 (تطبيق - ج):** لقد حسبنا المقاومة عند قيمتين مختلفتين لفرق الجهد (0.70 V و 0.60 V). وجدنا أن المقاومة كانت 34 Ω في الحالة الأولى و 110 Ω في الحالة الثانية. بما أن المقاومة ليست ثابتة وتتغير بتغير فرق الجهد (والتيار)، فإن الدايود لا يحقق قانون أوم.
  7. **الخطوة 7 (النتيجة - ج):** إذن، **لا، لا يُحقّق الدايود قانون أوم** لأن مقاومته ليست ثابتة.

سؤال 64: 64. البطاريات يبلغ ثمن بطارية جهدها 9.0 V تقريبًا 10.00 ريالات، وتولد هذه البطارية تيارًا مقداره 0.0250 A لمدة 26.0 h قبل أن يتم تغييرها. احسب تكلفة كل kWh تُزوّدنا به هذه البطارية.

الإجابة: س64: $P = 0.225\text{ W}$ $E = 0.00585\text{ kWh}$ التكلفة: ريال $1.71 \times 10^3$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - جهد البطارية (V) = 9.0 V - ثمن البطارية = 10.00 ريالات - التيار (I) = 0.0250 A - مدة التشغيل (t) = 26.0 h
  2. **الخطوة 2 (القانون - القدرة والطاقة):** أولاً، نحسب القدرة الكهربائية (P) التي تولدها البطارية باستخدام العلاقة: $$P = V \times I$$ ثم نحسب الطاقة الكلية (E) التي توفرها البطارية خلال مدة تشغيلها باستخدام العلاقة: $$E = P \times t$$ يجب أن تكون الطاقة بوحدة الكيلوواط ساعة (kWh) لحساب التكلفة، لذا سنحول القدرة من الواط (W) إلى الكيلوواط (kW).
  3. **الخطوة 3 (الحل - القدرة):** نحسب القدرة: $$P = 9.0 \text{ V} \times 0.0250 \text{ A} = 0.225 \text{ W}$$ نحول القدرة إلى الكيلوواط: $$P = \frac{0.225}{1000} \text{ kW} = 0.000225 \text{ kW}$$
  4. **الخطوة 4 (الحل - الطاقة):** نحسب الطاقة الكلية المنتجة بوحدة الكيلوواط ساعة: $$E = 0.000225 \text{ kW} \times 26.0 \text{ h} = 0.00585 \text{ kWh}$$
  5. **الخطوة 5 (القانون - التكلفة لكل kWh):** لحساب تكلفة كل كيلوواط ساعة، نقسم التكلفة الإجمالية للبطارية على إجمالي الطاقة التي أنتجتها: $$\text{التكلفة لكل kWh} = \frac{\text{ثمن البطارية}}{\text{الطاقة الكلية المنتجة}}$$
  6. **الخطوة 6 (الحل - التكلفة لكل kWh):** $$\text{التكلفة لكل kWh} = \frac{10.00 \text{ ريال}}{0.00585 \text{ kWh}} \approx 1709.4 \text{ ريال/kWh}$$
  7. **الخطوة 7 (النتيجة):** إذن تكلفة كل kWh تزودنا به هذه البطارية هي تقريبًا **1.71 × 10³ ريال/kWh** (أو 1709.4 ريال/kWh).

سؤال 65: 65. ما مقدار أكبر تيار ينتج عن قدرة كهربائية مقدارها 5.0 W في مقاومة مقدارها 220 Ω ؟

الإجابة: س65: $I = \sqrt{P/R} \approx 0.15\text{ A}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - القدرة الكهربائية (P) = 5.0 W - المقاومة (R) = 220 Ω
  2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم العلاقة بين القدرة والتيار والمقاومة: $$P = I^2 \times R$$ لإيجاد التيار (I)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$I^2 = \frac{P}{R}$$ ثم نأخذ الجذر التربيعي للطرفين: $$I = \sqrt{\frac{P}{R}}$$
  3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة: $$I = \sqrt{\frac{5.0 \text{ W}}{220 \text{ }\Omega}} = \sqrt{0.022727} \approx 0.1507 \text{ A}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن مقدار أكبر تيار ينتج عن هذه القدرة والمقاومة هو تقريبًا **0.15 A**.

سؤال 66: 66. يمر تيار مقداره 3.0 A في مكواة كهربائية جهدها 110 V. ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة عن المكواة خلال ساعة؟

الإجابة: س66: $E = 1.2 \times 10^6\text{ J}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التيار (I) = 3.0 A - الجهد (V) = 110 V - الزمن (t) = ساعة واحدة = 1 h
  2. **الخطوة 2 (القانون - القدرة والطاقة):** أولاً، نحسب القدرة الكهربائية (P) للمكواة باستخدام العلاقة: $$P = V \times I$$ ثم نحسب الطاقة الحرارية الناتجة (E)، وهي تساوي الطاقة الكهربائية المستنفدة، باستخدام العلاقة: $$E = P \times t$$ وللحصول على الطاقة بوحدة الجول (J)، يجب أن تكون القدرة بالواط (W) والزمن بالثواني (s).
  3. **الخطوة 3 (الحل - القدرة):** نحسب القدرة: $$P = 110 \text{ V} \times 3.0 \text{ A} = 330 \text{ W}$$
  4. **الخطوة 4 (الحل - الزمن):** نحول الزمن من الساعات إلى الثواني: $$t = 1 \text{ h} \times 60 \text{ min/h} \times 60 \text{ s/min} = 3600 \text{ s}$$
  5. **الخطوة 5 (الحل - الطاقة):** نحسب الطاقة الحرارية الناتجة: $$E = 330 \text{ W} \times 3600 \text{ s} = 1188000 \text{ J}$$
  6. **الخطوة 6 (النتيجة):** إذن مقدار الطاقة الحرارية الناتجة عن المكواة خلال ساعة هو **1.2 × 10⁶ J** (بالتقريب إلى منزلتين معنويتين).

سؤال 67: 67. في الدائرة الموضحة في الشكل 15-1 تبلغ أكبر قدرة كهربائية آمنة 50.0 W. استخدم الشكل لإيجاد كل مما يأتي: a. أكبر تيار آمن. b. أكبر جهد آمن.

الإجابة: س67: a) $I_{\text{max}} \approx 1.12\text{ A}$ b) $V_{\text{max}} \approx 44.7\text{ V}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - أكبر قدرة كهربائية آمنة (P_max) = 50.0 W - من الشكل 15-1 (الذي يمثل دائرة بمقاومة)، يجب أن نحدد قيمة المقاومة (R). بافتراض أن الشكل يوضح مقاومة ثابتة، يمكننا استنتاج قيمتها من العلاقة بين الجهد والتيار عند أي نقطة. إذا افترضنا أن المقاومة هي 40 Ω (قيمة شائعة في مثل هذه الدوائر وتتوافق مع الإجابات)، فإننا نستخدمها في الحسابات.
  2. **الخطوة 2 (القانون - أكبر تيار آمن):** نستخدم العلاقة بين القدرة والتيار والمقاومة: $$P = I^2 \times R$$ لإيجاد أكبر تيار آمن (I_max)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$I_{\text{max}} = \sqrt{\frac{P_{\text{max}}}{R}}$$
  3. **الخطوة 3 (الحل - أكبر تيار آمن):** بالتعويض بالقيم: $$I_{\text{max}} = \sqrt{\frac{50.0 \text{ W}}{40 \text{ }\Omega}} = \sqrt{1.25} \approx 1.118 \text{ A}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة - أكبر تيار آمن):** إذن أكبر تيار آمن هو تقريبًا **1.12 A**.
  5. **الخطوة 5 (القانون - أكبر جهد آمن):** يمكننا إيجاد أكبر جهد آمن (V_max) باستخدام قانون أوم مع أكبر تيار آمن والمقاومة: $$V_{\text{max}} = I_{\text{max}} \times R$$ أو باستخدام العلاقة بين القدرة والجهد والمقاومة: $$P = \frac{V^2}{R}$$ ومنها: $$V_{\text{max}} = \sqrt{P_{\text{max}} \times R}$$
  6. **الخطوة 6 (الحل - أكبر جهد آمن):** باستخدام الطريقة الأولى: $$V_{\text{max}} = 1.118 \text{ A} \times 40 \text{ }\Omega = 44.72 \text{ V}$$
  7. **الخطوة 7 (النتيجة - أكبر جهد آمن):** إذن أكبر جهد آمن هو تقريبًا **44.7 V**.

سؤال 68: 68. يمثل الشكل 16-1 دائرة فرن كهربائي. احسب قيمة الفاتورة الشهرية (30 يومًا) إذا كان ثمن الكيلوواط. ساعة 0.18 ريال، وتم ضبط منظم الحرارة ليشتغل الفرن 6 ساعات يوميًا.

الإجابة: س68: $P = 12.0\text{ kW}$ $E = 2160\text{ kWh}$ الفاتورة: ريال 388.8

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - من الشكل 16-1 (الذي يمثل دائرة فرن كهربائي)، يجب أن نحدد قدرة الفرن (P). بافتراض أن الشكل يوضح أن قدرة الفرن هي 12.0 kW (وهي قيمة نموذجية لفرن كهربائي كبير وتتوافق مع الإجابات). - ثمن الكيلوواط ساعة = 0.18 ريال/kWh - مدة تشغيل الفرن يوميًا = 6 ساعات/يوم - عدد أيام الشهر = 30 يومًا
  2. **الخطوة 2 (القانون - الطاقة والتكلفة):** أولاً، نحسب الطاقة المستهلكة يوميًا (E_يومية) باستخدام العلاقة: $$E_{\text{يومية}} = P \times t_{\text{يومية}}$$ ثم نحسب الطاقة المستهلكة شهريًا (E_شهرية): $$E_{\text{شهرية}} = E_{\text{يومية}} \times \text{عدد الأيام}$$ أخيرًا، نحسب الفاتورة الشهرية بضرب الطاقة الشهرية في تكلفة الكيلوواط ساعة: $$\text{الفاتورة} = E_{\text{شهرية}} \times \text{تكلفة الكيلوواط ساعة}$$
  3. **الخطوة 3 (الحل - الطاقة اليومية):** نحسب الطاقة المستهلكة يوميًا: $$E_{\text{يومية}} = 12.0 \text{ kW} \times 6 \text{ h/يوم} = 72.0 \text{ kWh/يوم}$$
  4. **الخطوة 4 (الحل - الطاقة الشهرية):** نحسب الطاقة المستهلكة شهريًا: $$E_{\text{شهرية}} = 72.0 \text{ kWh/يوم} \times 30 \text{ يوم} = 2160 \text{ kWh}$$
  5. **الخطوة 5 (الحل - الفاتورة الشهرية):** نحسب الفاتورة الشهرية: $$\text{الفاتورة} = 2160 \text{ kWh} \times 0.18 \text{ ريال/kWh} = 388.8 \text{ ريال}$$
  6. **الخطوة 6 (النتيجة):** إذن قيمة الفاتورة الشهرية هي **388.8 ريال**.