اختبر نفسك - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: وضح المقصود بالتفريغ الكهربائي، وبيّن كيف يحدث.

الإجابة: س1: التفريغ الكهربائي: انتقال مفاجئ للشحنات للتقليل فرق الجهد (كالشرارة).

خطوات الحل:

1. | المفهوم | الشرح | |----------|-------| | **التفريغ الكهربائي** | ظاهرة انتقال الشحنات الكهربائية بشكل مفاجئ وسريع. | | **الهدف** | تقليل أو إزالة فرق الجهد بين جسمين أو منطقتين. | | **المطلب** | توضيح كيفية حدوث هذه الظاهرة. |
2. **المبدأ المستخدم:** يتم التفريغ الكهربائي عندما يصبح **فرق الجهد** بين جسمين كبيرًا جدًا، مما يتسبب في **انهيار العازلية** للوسط بينهما (مثل الهواء)، فتنتقل الشحنات لمعادلة فرق الجهد.
3. 1. **الخطوة الأولى: تراكم الشحنات** - عندما يتم شحن جسمين، أحدهما بشحنة موجبة والآخر بشحنة سالبة (أو أحدهما مشحون والآخر متعادل)، ينتج **فرق جهد كهربائي** بينهما. - كلما زاد فرق الجهد، زادت **شدة المجال الكهربائي** في الوسط الفاصل. 2. **الخطوة الثانية: تجاوز حد العازلية** - لكل وسط (مثل الهواء) حد أقصى لمقاومته لتوصيل الكهرباء، يسمى **الجهد الانهياري**. - عندما يتجاوز فرق الجهد هذا الحد، **ينهار** الوسط العازل ويصبح موصلًا للحظة. 3. **الخطوة الثالثة: انتقال الشحنات** - تندفع **الإلكترونات** (الشحنات السالبة) بسرعة من المنطقة ذات الجهد المنخفض (السالب) إلى المنطقة ذات الجهد المرتفع (الموجب) عبر القناة الموصلة المتكونة. - هذا الانتقال المفاجئ هو ما نراه كـ **شرارة** أو نسمعه كـ **فرقعة** (كما في البرق أو عند لمس مقبض الباب بعد المشي على سجادة).
4. > **ملاحظة:** يمكن أن يحدث التفريغ بين سحابة وأخرى، أو بين سحابة والأرض (البرق)، أو بين جسم مشحون وأي جسم قريب منه. **الإجابة النهائية:** التفريغ الكهربائي هو **عملية انتقال سريع للشحنات** عبر وسيط (كالهواء) بسبب وجود فرق جهد عالٍ يتسبب في كسر مقاومة ذلك الوسط، مما يؤدي إلى معادلة الشحنات وظهور ومضة ضوئية (شرارة).

سؤال 2: صف كيف تُسبّب البطارية حركة الإلكترونات في الدائرة الكهربائية؟

الإجابة: س2: البطارية تفصل الشحنات كيميائياً، فتولد مجالاً يدفع الإلكترونات.

خطوات الحل:

1. | العنصر | الوصف | |---------|--------| | **المعطيات** | البطارية (خلية كهروكيميائية)، دائرة كهربائية مغلقة. | | **المطلوب** | وصف آلية تحريك البطارية للإلكترونات داخل الدائرة. |
2. **القانون/المبدأ المستخدم:** تعمل البطارية كمصدر **قوة دافعة كهربائية (EMF)** بسبب تفاعلات كيميائية داخلية، مما يخلق **فرق جهد** بين طرفيها (القطب الموجب والقطب السالب). هذا الفرق في الجهد يولّد **مجالاً كهربائياً** داخل الموصل (السلك)، مما يدفع الإلكترونات الحرة للحركة.
3. 1. **الخطوة الأولى: الفصل الكيميائي للشحنات** - تحتوي البطارية على مواد كيميائية (إلكتروليت) وأقطاب (مثل الخارصين والنحاس). - تسبب **التفاعلات الكيميائية** انتقال للإلكترونات من قطب (يُصبح سالبًا) إلى قطب آخر (يُصبح موجبًا) عبر الدائرة الداخلية للبطارية. - نتيجة لذلك، يتراكم فائض من الإلكترونات عند **القطب السالب**، ويحدث نقص في الإلكترونات عند **القطب الموجب**. 2. **الخطوة الثانية: توليد فرق الجهد والمجال الكهربائي** - يخلق تراكم الشحنات **فرق جهد كهربائي** بين طرفي البطارية. - عندما توصل البطارية بدائرة خارجية (مثل سلك ومصباح)، فإن فرق الجهد هذا يولّد **مجالاً كهربائياً** على طول السلك الموصل، من القطب الموجب نحو القطب السالب (اتجاه المجال الكهربائي التقليدي). 3. **الخطوة الثالثة: حركة الإلكترونات** - الإلكترونات الحرة في مادة السلك (الموصل) تتأثر بقوة هذا **المجال الكهربائي**. - تندفع **الإلكترونات** (ذات الشحنة السالبة) من الطرف ذي الجهد المنخفض (القطب السالب) نحو الطرف ذي الجهد المرتفع (القطب الموجب) عبر الدائرة الخارجية. - هذه **الحركة المنظمة للإلكترونات** هي التي تُشكّل **التيار الكهربائي** (واتجاهه التقليدي عكس حركة الإلكترونات).
4. > **تنبيه:** البطارية لا *تُصنع* الإلكترونات، بل تزودها **بالطاقة** (طاقة كيميائية تتحول إلى طاقة كهربائية) لتدفعها للحركة المستمرة في حلقة مغلقة. **الإجابة النهائية:** تقوم البطارية، عبر تفاعلات كيميائية داخلية، بفصل الشحنات وإنشاء قطبية (موجب وسالب)، مما يولّد فرق جهد. هذا الفرق في الجهد يولّد مجالاً كهربائياً داخل الموصلات، يدفع **الإلكترونات الحرة** للتدفق من القطب السالب إلى الموجب عبر الدائرة الخارجية، مسببة التيار الكهربائي.

سؤال 3: صف كيف تتغيّر المقاومة الكهربائية للسلك عندما يزداد طوله؟ وكيف تتغيّر مقاومته عندما تزداد مساحة مقطعه العرضي؟

الإجابة: س3: تزداد المقاومة بزيادة الطول، وتقل بزيادة المساحة (R = ρL/A).

خطوات الحل:

1. | العامل المؤثر | التأثير على المقاومة الكهربائية (R) | |----------------|--------------------------------------| | **طول السلك (L)** | ? | | **مساحة المقطع العرضي (A)** | ? | | **المطلوب** | وصف نوع العلاقة (طردية أم عكسية) لكل عامل. |
2. **القانون المستخدم:** قانون المقاومة الكهربائية للمواد الصلبة: $$ R = \rho \frac{L}{A} $$ حيث: - $R$: **المقاومة الكهربائية** (أوم، Ω). - $\rho$: **المقاومية** (أوم.متر) وتعتمد على مادة السلك. - $L$: **طول السلك** (متر). - $A$: **مساحة المقطع العرضي** للسلك (متر²).
3. 1. **التحليل الأول: تأثير زيادة الطول (L)** - من القانون $R = \rho \frac{L}{A}$، نلاحظ أن **طول السلك (L)** موجود في البسط. - إذا كانت **المقاومية (ρ)** و **المساحة (A)** ثابتتين، فإن **المقاومة (R)** تتناسب **طردياً** مع الطول. - **السبب الفيزيائي:** كلما زاد طول السلك، زادت **المسافة** التي يجب على الإلكترونات قطعها، وبالتالي تزداد **التصادمات** مع ذرات المادة، مما يزيد من **مقاومتها** لمرور التيار. - **العلاقة:** ↑ **L** → ↑ **R** 2. **التحليل الثاني: تأثير زيادة مساحة المقطع (A)** - من القانون $R = \rho \frac{L}{A}$، نلاحظ أن **مساحة المقطع (A)** موجودة في المقام. - إذا كانت **المقاومية (ρ)** و **الطول (L)** ثابتين، فإن **المقاومة (R)** تتناسب **عكسياً** مع المساحة. - **السبب الفيزيائي:** كلما زادت مساحة المقطع، اتسع **الممر** المتاح لحركة الإلكترونات، مما يقلل من **التصادمات** ويسهل مرور التيار. - **العلاقة:** ↑ **A** → ↓ **R**
4. **الخلاصة في جدول:** | تغيير العامل | تأثير التغيير على المقاومة (R) | نوع العلاقة | |--------------|--------------------------------|--------------| | **زيادة طول السلك (L)** | **تزداد** المقاومة | علاقة **طردية** | | **زيادة مساحة المقطع (A)** | **تقل** المقاومة | علاقة **عكسية** | **الإجابة النهائية:** مقاومة السلك **تزداد بشكل مباشر (طردي)** مع زيادة طوله، وتتناقص **بعكس مساحة مقطعه العرضي**؛ أي أن المضاعفة في الطول تضاعف المقاومة، والمضاعفة في المساحة تقلل المقاومة إلى النصف (بافتراض ثبات المادة).

سؤال 4: وضّح سبب استخدام النحاس في صناعة أسلاك التمديدات الكهربائية في الأبنية.

الإجابة: س4: النحاس موصل جيد (مقاومة قليلة) وقابل للتشكيل ومتين.

خطوات الحل:

1. | المعطى | المطلوب | |---------|----------| | المادة: **النحاس (Cu)** | توضيح مميزاته التي تجعله مناسبًا لصناعة **أسلاك التمديدات الكهربائية**. |
2. **المبدأ الأساسي:** يجب أن تتوفر في مادة الأسلاك المستخدمة في التمديدات الكهربائية عدة خصائص **كهربائية** و**ميكانيكية** و**اقتصادية** لضمان الكفاءة والأمان.
3. **خطوات تحليل خصائص النحاس:** 1. **الخاصية الكهربائية الرئيسية: موصلية عالية (مقاومة منخفضة)** - يتميز النحاس بمقاومية كهربائية **(ρ)** **منخفضة جدًا** (ثاني أعلى موصلية بعد الفضة عمليًا). - **النتيجة:** يسمح بمرور **التيار الكهربائي** بسهولة، مما يقلل **فقد الطاقة** على شكل حرارة **(تأثير جول)**. - هذا يزيد من **كفاءة** نقل الطاقة ويوفر في استهلاك الكهرباء. 2. **الخصائص الميكانيكية والفيزيائية:** - **قابلية عالية للسحب والطرق (Ductile and Malleable):** يمكن سحب النحاس إلى **أسلاك رفيعة وطويلة** (خيوط) دون أن ينكسر، ويمكن تشكيله بسهولة. - **المتانة (Durability):** قوي ومقاوم للإجهاد الميكانيكي، مما يجعله **متينًا** وذا عمر خدمة طويل. - **مقاومة التآكل (Corrosion Resistance):** يتكون عليه طبقة أكسيد واقية **(باتينا)**، مما يجعله **مقاومًا للصدأ** والتآكل في الظروف الجوية العادية، وهذا مهم للأسلاك المدفونة أو المعرضة للهواء. 3. **خصائص إضافية:** - **لحام جيد (Good Solderability):** يمكن وصله (لحمه) بسهولة مع معادن أخرى، مما يسهل عمليات التركيب والتوصيل. - **توفر واقتصادية:** رغم أن الفضة أفضل موصلية، إلا أن النحاس **أرخص** وأكثر **وفرة** في القشرة الأرضية، مما يجعله الحل الأمثل من حيث **التكلفة** مقابل الأداء.
4. **ملخص المزايا في جدول:** | مجال الميزة | الخاصية | الفائدة في التمديدات الكهربائية | |-------------|---------|----------------------------------| | **كهربائي** | موصلية عالية (مقاومة منخفضة) | تقليل فقد الطاقة ورفع الكفاءة. | | **ميكانيكي** | قابلة للسحب والطرق | صناعة أسلاك مرنة ورفيعة وسهلة التمديد. | | **ميكانيكي** | متين وقوي | تحمل الإجهادات وطويل الأمد. | | **كيميائي** | مقاوم للتآكل | ثبات الأداء وسلامة التوصيل مع الزمن. | | **اقتصادي** | متوفر وسعره مناسب | تخفيض تكاليف الإنشاء والصيانة. | **الإجابة النهائية:** يُستخدم النحاس على نطاق واسع في الأسلاك الكهربائية بسبب **كفاءته العالية في نقل التيار** (لمقاومته المنخفضة)، و**مرونته** التي تسهل التركيب، و**مقاومته للتآكل** التي تضمن ديمومة الأداء، بالإضافة إلى **توافره** و**ملاءمته الاقتصادية** مقارنة بالموصلات المماثلة.

سؤال 5: التفكير الناقد ما مصدر الإلكترونات التي تتدفّق عبر الدائرة الكهربائية؟

الإجابة: س5: المصدر ذرات الموصل. البطارية تدفع الإلكترونات ولا تصنعها.

خطوات الحل:

1. | العنصر | الوصف | |---------|--------| | **المعطيات** | دائرة كهربائية مغلقة تحتوي على مصدر (بطارية) وموصلات (أسلاك). | | **السؤال الناقد** | تحديد **المصدر الأصلي** للإلكترونات المكونة للتيار. |
2. **المبدأ الأساسي:** يجب التمييز بين: - **مصدر الإلكترونات (المادة التي توفرها).** - **مصدر الطاقة (ما يحرك هذه الإلكترونات).** > **فكرة خاطئة شائعة:** يعتقد البعض أن البطارية أو المولد **يصنع** الإلكترونات.
3. 1. **الخطوة الأولى: تحديد مكان وجود الإلكترونات أصلاً** - تتكون ذرات مادة **الموصل** (مثل النحاس في الأسلاك) من نواة موجبة وإلكترونات تدور حولها. - الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة (**إلكترونات التكافؤ**) تكون **حرة الحركة** نسبيًا وتُسمى **الإلكترونات الحرة** أو **غاز الإلكترونات**. - **الخلاصة:** **الإلكترونات موجودة بالفعل** في ذرات مادة الموصل نفسه قبل توصيل الدائرة. 2. **الخطوة الثانية: دور مصدر الطاقة (البطارية)** - وظيفة البطارية (أو المولد) هي **توفير الطاقة** اللازمة لتحريك هذه الإلكترونات الحرة الموجودة أصلاً في السلك. - تقوم بذلك عن طريق إنشاء **فرق جهد (مجال كهربائي)** على طول الدائرة، كما وُضح في السؤال الثاني. - **التمثيل التشبيهي:** مثل المضخة التي تدفع الماء الموجود بالفعل في الأنابيب، ولكنها لا تخلق ماءً جديدًا. 3. **الخطوة الثالثة: آلية تدفق التيار** - عند غلق الدائرة، يدفع المجال الكهربائي **الإلكترون الحر الأول** في السلك المتصل بالقطب السالب. - يدفع هذا الإلكترون الذي يليه، وهكذا في **حركة جماعية متسلسلة**. - وبالتالي، فإن الإلكترون الذي يخرج من الطرف الآخر (المتصلب بالمصباح مثلاً) **ليس هو نفسه** الذي دخل من البطارية، بل هو إلكترون حر من السلك تم دفعه عبر السلسلة. - **مصدر جميع هذه الإلكترونات المتحركة هو مادة الموصل نفسه.**
4. > **استنتاج مهم:** البطارية **مصدر للطاقة (قوة دافعة)** تعمل على تنظيم ودفع الإلكترونات الحرة الموجودة مسبقاً في المادة الموصلية، مما يخلق تياراً كهربائياً. **الإجابة النهائية:** **مصدر الإلكترونات** التي تشكل التيار الكهربائي هو **الإلكترونات الحرة** الموجودة بالفعل في ذرات مادة **الموصل** (مثل النحاس) المستخدم في صنع الأسلاك والمكونات. أما البطارية فتقوم بدور **محرك** لهذه الإلكترونات عن طريق توفير الطاقة اللازمة لتحريكها بشكل منتظم عبر الدائرة.

سؤال 6: استنتج أوجد الجهد الكهربائي الذي ينتج عن بطاريات مختلفة، ومنها بطاريات الساعات، وبطاريات آلة التصوير، وبطاريات الهاتف الجوال، وبطاريات المصباح اليدوي، واستنتج فيما إذا كان الجهد الذي تنتجه البطارية يعتمد على حجمها أم لا.

الإجابة: س6: أمثلة للجهود: - الساعة: 1.5V - الجوال: 3.7V - المصباح: 1.5V-6V الاستنتاج: الجهد يعتمد على المواد والكيمياء وعدد الخلايا، لا الحجم.

خطوات الحل:

1. | المهمة | التفصيل | |---------|---------| | **الجزء الأول** | البحث عن قيم الجهد (الفولتية) النموذجية لبطاريات أجهزة شائعة. | | **الجزء الثاني** | تحليل العلاقة بين **حجم البطارية** و **الجهد الذي تنتجه**. |
2. **المبدأ الأساسي:** - **الجهد الكهربائي** للخلية الواحدة يتحدد أساساً بنوع **المواد الكيميائية** المستخدمة في أقطابها وإلكتروليتها. - عند ربط الخلايا **على التوالي**، فإن الجهود **تتجمع**. - **الحجم** عادة ما يرتبط بكمية المواد الفعالة، مما يؤثر على **السعة (أمبير-ساعة)** والعمر التشغيلي، وليس بالضرورة على قيمة الجهد.
3. **الخطوة الأولى: جمع بيانات جهود البطاريات الشائعة** | نوع الجهاز / البطارية | النوع الشائع | **الجهد الكهربائي النموذجي (فولت)** | ملاحظات | |------------------------|--------------|--------------------------------------|----------| | **ساعة يد/حائط** | خلية زر (زرية) مثل LR44/AG13 | **1.5 فولت** | غالباً قلوية أو أكسيد فضة. | | **آلة تصوير (فلاش)** | خلايا AA أو AAA | **1.5 فولت** للخلية الواحدة. | قد يستخدم عدة خلايا (مثلاً 4 خلايا = 6 فولت). | | **هاتف جوال** | بطارية ليثيوم أيون قابلة للشحن | **3.7 فولت** (نطاق تشغيل نموذجي) | جهدها الاسمي ثابت بغض النظر عن حجم الهاتف. | | **مصباح يدوي** | خلايا D أو C أو AA | **1.5 فولت** للخلية الواحدة. | قد يستخدم 2 أو 3 أو 4 خلايا (3 فولت، 4.5 فولت، 6 فولت على التوالي). | **ملاحظة:** القيم أعلاه هي قيم **اسمية**، وقد تختلف قليلاً حسب الحالة والشركة المصنعة.
4. **الخطوة الثانية: تحليل اعتماد الجهد على حجم البطارية** 1. **مقارنة داخل نفس النوع الكيميائي:** - خليتان **قلويتان** من نفس النوع الكيميائي: خلية **AA** (صغيرة) وخلية **D** (كبيرة) كلتاهما تُنتج **1.5 فولت**. - الفرق بينهما في **الحجم** يعني فرقاً في **كمية المواد الكيميائية**، وبالتالي فرق في **السعة (القدرة)** و**مدة التشغيل**، وليس في **الجهد**. 2. **مقارنة بين أنواع كيميائية مختلفة:** - بطارية **ليثيوم أيون** للجوال (3.7V) قد تكون أصغر حجماً من بطارية **رصاص-حمض** للسيارة (12V) أو مساوية لبطارية قلوية (1.5V). - هذا يدل على أن **الجهد يتحدد بالكيمياء الداخلية** (ليثيوم، رصاص، قلوي) أكثر من تحديده بالحجم. 3. **عامل ربط الخلايا على التوالي:** - بطارية المصباح اليدوي (6V) ليست خلية واحدة كبيرة، بل هي عادة **4 خلايا قلوية صغيرة (1.5V لكل)** موصولة على التوالي داخل غلاف واحد. - هنا **الحجم الكبير** ناتج عن وجود عدة خلايا، والجهد الكبير ناتج عن **جمع جهودها**، وليس عن حجم الخلية الفردية.
5. **جدول الاستنتاج:** | العامل | تأثيره على الجهد | مثال توضيحي | |--------|-------------------|--------------| | **نوع المواد الكيميائية** | **يحدد قيمة جهد الخلية الواحدة** | ليثيوم أيون (3.7V) ≠ قلوية (1.5V) ≠ رصاص-حمض (2V للخلية). | | **عدد الخلايا الموصولة على التوالي** | **يضاعف الجهد** (الجهد الكلي = مجموع جهود الخلايا) | 4 خلايا × 1.5V = 6V. | | **حجم الخلية (كمية المادة)** | **لا يؤثر على الجهد**، لكن يؤثر على السعة والعمر. | خلايا AA و C و D جميعها 1.5V. | **الإجابة النهائية:** 1. **قيم الجهود النموذجية:** تتراوح جهود البطاريات الشائعة بين **1.5 فولت** (كالقلوية في الساعات والمصابيح) إلى **3.7 فولت** (كلاثيوم أيون في الجوالات)، وقد تصل إلى **6 فولت أو أكثر** إذا كانت مكونة من عدة خلايا موصولة على التوالي. 2. **الاستنتاج حول الحجم:** **لا يعتمد الجهد الأساسي للبطارية على حجمها الفيزيائي الكبير أو الصغير**، بل يعتمد بشكل رئيسي على **طبيعة المواد الكيميائية** المكونة لها و **عدد الخلايا** داخلها إذا كانت مركبة. فالحجم الأكبر عادةً ما يعني طاقة تخزين أعلى (سعة أكبر) وليس جهداً أعلى.

ما المقصود بالتفريغ الكهربائي، وما الشرط الرئيسي لحدوثه؟

• أ) انتقال مفاجئ للشحنات الكهربائية لتقليل فرق الجهد عبر وسيط بعد انهيار عازليته.
• ب) تدفق مستمر للشحنات السالبة فقط في دائرة مغلقة بفعل مصدر طاقة.
• ج) تراكم الشحنات الكهربائية على جسم نتيجة الاحتكاك دون أي انتقال لحظي.
• د) زيادة متعمدة لفرق الجهد بين جسمين عن طريق عزل كل منهما عن الآخر.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: انتقال مفاجئ للشحنات الكهربائية لتقليل فرق الجهد عبر وسيط بعد انهيار عازليته.

الشرح: التفريغ الكهربائي يحدث عندما يصبح فرق الجهد بين جسمين كبيرًا جدًا، مما يتسبب في انهيار عازلية الوسط بينهما (مثل الهواء)، فتنتقل الشحنات لمعادلة فرق الجهد، ويظهر كشرارة أو ومضة ضوئية.

تلميح: تذكر ماذا يحدث عندما يتراكم الكثير من الشحنات الكهربائية بين جسمين أو منطقتين.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

كيف تُسبب البطارية حركة الإلكترونات في الدائرة الكهربائية؟

• أ) تُنتج إلكترونات جديدة وتضخها في الدائرة عبر القطب الموجب.
• ب) تفصل الشحنات كيميائياً لتوليد فرق جهد ومجال كهربائي يدفع الإلكترونات الحرة.
• ج) تعمل كمستقبل للطاقة الكهربائية لتحويلها إلى طاقة حركية للإلكترونات.
• د) تزيد من مقاومة الدائرة الكهربائية لتعيق حركة الإلكترونات وتوليد الحرارة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تفصل الشحنات كيميائياً لتوليد فرق جهد ومجال كهربائي يدفع الإلكترونات الحرة.

الشرح: تحدث تفاعلات كيميائية داخل البطارية تفصل الشحنات وتنشئ قطبية (موجب وسالب). هذا يخلق فرق جهد يولد مجالاً كهربائياً يدفع الإلكترونات الحرة في الموصلات للتحرك، مكونة التيار.

تلميح: فكر في دور التفاعلات الكيميائية داخل البطارية وكيف تؤثر على الشحنات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

كيف تتغير المقاومة الكهربائية للسلك عندما يزداد طوله، وكيف تتغير عندما تزداد مساحة مقطعه العرضي؟

• أ) تزداد المقاومة بزيادة الطول وتقل بزيادة المساحة.
• ب) تقل المقاومة بزيادة الطول وتزداد بزيادة المساحة.
• ج) تزداد المقاومة بزيادة كل من الطول والمساحة معاً.
• د) لا تتأثر المقاومة الكهربائية بطول السلك أو مساحة مقطعه العرضي.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: تزداد المقاومة بزيادة الطول وتقل بزيادة المساحة.

الشرح: وفقاً للقانون R = ρL/A، المقاومة (R) تتناسب طردياً مع الطول (L) وعكسياً مع مساحة المقطع العرضي (A). زيادة الطول تزيد المسافة والتصادمات، وزيادة المساحة توفر مساراً أوسع لمرور الإلكترونات.

تلميح: تذكر قانون المقاومة الكهربائية R = ρL/A.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما السبب الرئيسي لاستخدام النحاس في صناعة أسلاك التمديدات الكهربائية في الأبنية؟

• أ) لأنه يمتلك أعلى مقاومة كهربائية بين جميع الفلزات مما يجعله آمناً.
• ب) لكونه موصلاً جيداً للكهرباء، قابلاً للتشكيل، متيناً ومقاوماً للتآكل، ومتوفراً بسعر مناسب.
• ج) لأنه غير موصل للكهرباء ويُستخدم فقط كغطاء عازل للأسلاك.
• د) بسبب لونه المميز الذي يساعد على تمييزه عن غيره من المعادن في الأسلاك.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لكونه موصلاً جيداً للكهرباء، قابلاً للتشكيل، متيناً ومقاوماً للتآكل، ومتوفراً بسعر مناسب.

الشرح: النحاس يتميز بموصلية كهربائية عالية جداً (مقاومية منخفضة) مما يقلل فقد الطاقة. كما أنه قابل للسحب والطرق لإنتاج أسلاك رفيعة، ومتين ومقاوم للتآكل، ويُعد خياراً اقتصادياً وفعالاً.

تلميح: فكر في الخصائص الكهربائية والميكانيكية والاقتصادية للنحاس.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما المصدر الأساسي للإلكترونات التي تتدفق عبر الدائرة الكهربائية عند توصيل البطارية؟

• أ) البطارية هي التي تنتج الإلكترونات وتضخها في الدائرة باستمرار.
• ب) الإلكترونات الحرة الموجودة في ذرات مادة الموصل (الأسلاك) نفسها.
• ج) الهواء المحيط بالدائرة الكهربائية والذي يحمل الإلكترونات.
• د) مصدر خارجي غير مرئي يغذّي الدائرة بالإلكترونات من الفضاء.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الإلكترونات الحرة الموجودة في ذرات مادة الموصل (الأسلاك) نفسها.

الشرح: البطارية لا تُنشئ الإلكترونات، بل توفر الطاقة (القوة الدافعة الكهربائية) لتحريك الإلكترونات الحرة الموجودة مسبقًا في مادة السلك الموصل بشكل منظم، مكونة التيار.

تلميح: البطارية تحرك الإلكترونات ولا تُنشئها. فمن أين تأتي الإلكترونات إذن؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط