الربط مع التاريخ - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 54: أ. ماذا يحدث إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي أكبر من عدد لفات الملف الثانوي؟ ب. ماذا يحدث إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي أقل من عدد لفات الملف الثانوي؟

الإجابة: أ. يكون المحول خافضاً للجهد. ب. يكون المحول رافعاً للجهد.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب** | الجزء | المعطى (علاقة عدد اللفات) | المطلوب (تأثير ذلك على المحول) | |-------|----------------------------|----------------------------------| | أ | عدد لفات الملف الابتدائي $N_p$ > عدد لفات الملف الثانوي $N_s$ | تحديد نوع المحول | | ب | عدد لفات الملف الابتدائي $N_p$ < عدد لفات الملف الثانوي $N_s$ | تحديد نوع المحول |
2. **الخطوة 2: ذكر القانون أو المبدأ المستخدم** المبدأ الأساسي لعمل المحول هو **قانون فارادي للحث الكهرومغناطيسي**، والذي يعبر عنه بالنسبة للمحول المثالي بالمعادلة: $$ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} $$ حيث: - $V_p$: الجهد في الملف **الابتدائي** - $V_s$: الجهد في الملف **الثانوي** - $N_p$: عدد لفات الملف **الابتدائي** - $N_s$: عدد لفات الملف **الثانوي** > **ملاحظة:** يُفترض هنا أن المحول مثالي (لا فقد في الطاقة)، لذا فإن الطاقة الداخلة = الطاقة الخارجة.
3. **الخطوة 3: تحليل الجزء (أ) - عدد اللفات الابتدائي أكبر من الثانوي** 1. حسب المعطى: $N_p > N_s$ 2. من خلال قانون المحول: $\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s}$ 3. بما أن $\frac{N_p}{N_s} > 1$، فإن $\frac{V_p}{V_s} > 1$، وبالتالي **$V_p > V_s$**. 4. هذا يعني أن **الجهد في الملف الثانوي أقل من الجهد في الملف الابتدائي**. 5. يُسمى المحول في هذه الحالة **محول خافض للجهد** (Step-down Transformer).
4. **الخطوة 4: تحليل الجزء (ب) - عدد اللفات الابتدائي أقل من الثانوي** 1. حسب المعطى: $N_p < N_s$ 2. من خلال قانون المحول: $\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s}$ 3. بما أن $\frac{N_p}{N_s} < 1$، فإن $\frac{V_p}{V_s} < 1$، وبالتالي **$V_p < V_s$**. 4. هذا يعني أن **الجهد في الملف الثانوي أعلى من الجهد في الملف الابتدائي**. 5. يُسمى المحول في هذه الحالة **محول رافع للجهد** (Step-up Transformer).
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** - **في حالة (أ):** عندما يتجاوز عدد لفات الملف الابتدائي عدد لفات الملف الثانوي، فإن الجهد الناتج (الثانوي) يصبح أقل من الجهد الداخل (الابتدائي)، مما يجعل الجهاز يعمل كمحول **خافض للجهد**. - **في حالة (ب):** عندما يكون عدد لفات الملف الابتدائي أقل من عدد لفات الملف الثانوي، فإن الجهد الناتج (الثانوي) يصبح أعلى من الجهد الداخل (الابتدائي)، مما يجعل الجهاز يعمل كمحول **رافع للجهد**.

ما هي العلاقة بين عدد لفات الملف الابتدائي (N_p) وعدد لفات الملف الثانوي (N_s) التي تجعل المحول الكهربائي 'خافضاً للجهد'؟

• أ) عندما يكون عدد لفات الملف الابتدائي (Np) أقل من عدد لفات الملف الثانوي (Ns).
• ب) عندما يتساوى عدد لفات الملفين الابتدائي والثانوي.
• ج) عندما تكون مقاومة الملف الابتدائي أعلى من مقاومة الملف الثانوي.
• د) عندما يكون عدد لفات الملف الابتدائي (Np) أكبر من عدد لفات الملف الثانوي (Ns).

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: عندما يكون عدد لفات الملف الابتدائي (Np) أكبر من عدد لفات الملف الثانوي (Ns).

الشرح: المحول خافض الجهد (Step-down transformer) يقلل الجهد الخارج. يحدث ذلك عندما يكون الجهد في الملف الثانوي أقل من الجهد في الملف الابتدائي (Vs < Vp). وفقًا للعلاقة Vp/Vs = Np/Ns، فإن هذا يعني أن عدد لفات الملف الابتدائي يجب أن يكون أكبر من عدد لفات الملف الثانوي (Np > Ns).

تلميح: المحول الخافض للجهد يقلل الجهد الخارج. فكر في كيفية تحقيق ذلك من خلال نسبة اللفات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هي العلاقة بين عدد لفات الملف الابتدائي (N_p) وعدد لفات الملف الثانوي (N_s) التي تجعل المحول الكهربائي 'رافعاً للجهد'؟

• أ) عندما يكون عدد لفات الملف الثانوي أقل من عدد لفات الملف الابتدائي.
• ب) عندما يتساوى عدد لفات الملفين الابتدائي والثانوي.
• ج) عندما يكون عدد لفات الملف الابتدائي (Np) أقل من عدد لفات الملف الثانوي (Ns).
• د) عندما تكون مقاومة الملف الثانوي أعلى من مقاومة الملف الابتدائي.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: عندما يكون عدد لفات الملف الابتدائي (Np) أقل من عدد لفات الملف الثانوي (Ns).

الشرح: المحول الرافع للجهد (Step-up transformer) يزيد الجهد الخارج. يحدث ذلك عندما يكون الجهد في الملف الثانوي أكبر من الجهد في الملف الابتدائي (Vs > Vp). وفقًا للعلاقة Vp/Vs = Np/Ns، فإن هذا يعني أن عدد لفات الملف الابتدائي يجب أن يكون أقل من عدد لفات الملف الثانوي (Np < Ns).

تلميح: المحول الرافع للجهد يزيد الجهد الخارج. فكر في كيفية تحقيق ذلك من خلال نسبة اللفات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هي الخاصية الأساسية التي تميز الموصلات الفائقة التوصيل؟

• أ) توصيلها للكهرباء فقط في درجات الحرارة المرتفعة جداً.
• ب) قدرتها على تخزين كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية بشكل دائم.
• ج) تزيد من مقاومة المواد الأخرى عند ملامستها لها.
• د) لا يواجه التيار الكهربائي فيها أي مقاومة.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: لا يواجه التيار الكهربائي فيها أي مقاومة.

الشرح: الموصلات الفائقة التوصيل هي مواد خاصة تتميز بانعدام المقاومة الكهربائية لتدفق التيار عبرها، مما يعني عدم وجود أي فقد للطاقة على شكل حرارة.

تلميح: تذكر كيف تتفاعل هذه المواد مع التيار الكهربائي من حيث المعاوقة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما هو الشرط الرئيسي الذي يجب توفيره لكي تصبح المادة موصلاً فائق التوصيل؟

• أ) تعريض المادة لتيار كهربائي ذي جهد عالٍ جداً.
• ب) تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية جداً.
• ج) تبريد المادة إلى درجة حرارة منخفضة جداً.
• د) معالجة المادة كيميائياً لإزالة الشوائب.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تبريد المادة إلى درجة حرارة منخفضة جداً.

الشرح: المادة تصبح فائقة التوصيل عندما يتم تبريدها إلى درجة حرارة منخفضة جداً، حيث عندها تختفي المقاومة الكهربائية بشكل كامل، كما يحدث للألمنيوم عند -272 درجة سيلسيوس.

تلميح: فكر في الظروف الفيزيائية اللازمة لظهور خاصية التوصيل الفائق.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما هي الصفة غير العادية التي تظهرها الموصلات الفائقة التوصيل عند تفاعلها مع المغناطيس؟

• أ) تجذب المادة فائقة التوصيل المغناطيس بقوة كبيرة.
• ب) لا تتفاعل المادة فائقة التوصيل مع المغناطيس على الإطلاق.
• ج) تتنافر مع المغناطيس وتولّد مجالاً مغناطيسياً معاكساً له، مما يؤدي إلى طفو المغناطيس فوق سطحها.
• د) تفقد المادة فائقة التوصيل خاصية التوصيل عندما توضع في مجال مغناطيسي.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تتنافر مع المغناطيس وتولّد مجالاً مغناطيسياً معاكساً له، مما يؤدي إلى طفو المغناطيس فوق سطحها.

الشرح: تتميز الموصلات الفائقة التوصيل بظاهرة طرد المجال المغناطيسي من داخلها (تأثير مايسنر). هذا يجعلها تتنافر مع المغناطيسات، مما يؤدي إلى طفو المغناطيس فوق سطح المادة الفائقة التوصيل.

تلميح: تذكر كيف يتفاعل المغناطيس مع المادة فائقة التوصيل، وهل ينجذب إليها أم يبتعد عنها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط