استخدام المفردات - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 13: ما الذي ينتج عند لف سلك يحمل تيارًا كهربائيًا حول قضيب حديدي؟

الإجابة: ج. المغناطيس الكهربائي

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الرمز/الوصف | |--------|-------------| | المادة | سلك موصل وقضيب حديدي | | الشرط | مرور تيار كهربائي في السلك | | الفعل | لف السلك حول القضيب الحديدي | | **المطلوب** | **تحديد الظاهرة أو الجسم الناتج** |
2. **الخطوة 2: المبدأ أو القانون المستخدم** - **تأثير التيار الكهربائي في توليد مجال مغناطيسي:** يولد أي سلك يحمل تيارًا كهربائيًا مجالًا مغناطيسيًا حوله. - **تأثير المغناطيسية المؤقتة (التمغنط بالملف):** عندما يُلف سلك يحمل تيارًا حول قطعة من مادة مغناطيسية حديدية (كالحديد)، يصبح المجال المغناطيسي الناتج قويًا جدًا، مما يحول القطعة الحديدية إلى **مغناطيس مؤقت** طالما التيار مستمر.
3. **الخطوة 3: خطوات التحليل** 1. **توليد المجال المغناطيسي:** مرور التيار في السلك المستقيم ينتج مجالًا مغناطيسيًا دائريًا حوله. 2. **تضخيم التأثير:** عند لف السلك على شكل **ملف** (وشيعة)، تتجمع خطوط المجال المغناطيسي وتتداخل في مركز الملف، مما يقوي المجال. 3. **التأثير على القلب الحديدي:** يوضع القضيب الحديدي (الذي يُسمى **القلب**) داخل الملف. يزيد الحديد من شدة المجال المغناطيسي الناتج بمقدار كبير لأنه **مادة مغناطيسية** تسهل مرور خطوط المجال (نفاذيتها المغناطيسية عالية). 4. **النتيجة:** يتكون جهاز يسمى **المغناطيس الكهربائي**، وهو مغناطيس يعمل فقط عند مرور التيار في الملف.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** النتيجة الناتجة هي تكوين **مغناطيس كهربائي**، وهو جهاز مفيد للغاية في العديد من التطبيقات مثل الجرس الكهربائي والمحركات والمولدات.

سؤال 14: وضح العلاقة بين كل مفهومين متقابلين مما يأتي: ١. المولد الكهربائي - المحرك الكهربائي ٢. القوة المغناطيسية - المجال المغناطيسي ٣. التيار المتردد - التيار المستمر ٤. التيار الكهربائي - المغناطيس الكهربائي ٥. المحرك الكهربائي - المولد الكهربائي ٦. الإلكترون - المغناطيسية ٧. الغلاف المغناطيسي للكرة الأرضية - الشفق القطبي ٨. المغناطيس - المنطقة المغناطيسية.

الإجابة: ١. المولد الكهربائي يحول الطاقة الحركية إلى كهربائية، المحرك الكهربائي يحول الكهربائية إلى حركية. ٢. القوة المغناطيسية هي قوة تؤثر في الشحنات المتحركة، المجال المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالمغناطيس. ٣. التيار المتردد يغير اتجاهه دوريًا، التيار المستمر يتدفق في اتجاه واحد. ٤. التيار الكهربائي يولد مجالًا مغناطيسيًا، المغناطيس الكهربائي هو مغناطيس مؤقت. ٥. المحرك الكهربائي يحول الكهربائية إلى حركية، المولد الكهربائي يحول الحركية إلى كهربائية. ٦. الإلكترون جسيم مشحون، المغناطيسية هي ظاهرة جذب أو تنافر. ٧. الغلاف المغناطيسي يحمي الأرض من الجسيمات المشحونة، الشفق القطبي هو ضوء يتكون في الغلاف الجوي. ٨. المغناطيس له قطبان شمالي وجنوبي، المنطقة المغناطيسية هي المنطقة التي تؤثر فيها القوة المغناطيسية.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المهمة** المطلوب توضيح العلاقة بين ثمانية أزواج من المفاهيم المتقابلة في الفيزياء.
2. **الخطوة 2: المبدأ المنظم** لكل زوج من المفاهيم، نحدد: 1. **التعريف الأساسي** لكل مفهوم. 2. **العلاقة أو وجه المقارنة** بينهما (كالتكامل، أو العكس، أو السبب والنتيجة).
3. **الخطوة 3: توضيح العلاقات (باستخدام جدول للتنظيم)** | الزوج | المفهوم الأول | المفهوم الثاني | العلاقة والتوضيح | |-------|----------------|----------------|-------------------| | **١** | **المولد الكهربائي** | **المحرك الكهربائي** | هما جهازان **عكس** بعضهما في الوظيفة الرئيسية. | | **٢** | **القوة المغناطيسية** | **المجال المغناطيسي** | **السبب والنتيجة**. المجال هو المنطقة المؤثرة، والقوة هي التأثير نفسه. | | **٣** | **التيار المتردد** | **التيار المستمر** | **أنواع التيار الكهربائي**، يختلفان في **طريقة تدفق الشحنات**. | | **٤** | **التيار الكهربائي** | **المغناطيس الكهربائي** | **سبب وتأثير**. التيار يولد مجالًا مغناطيسيًا يمكن استخدامه لصنع مغناطيس كهربائي. | | **٥** | **المحرك الكهربائي** | **المولد الكهربائي** | تكرار للزوج ١ للتأكيد على العلاقة العكسية المهمة. | | **٦** | **الإلكترون** | **المغناطيسية** | **جسيم وخاصية**. حركة الإلكترونات (شحنات) هي أصل المغناطيسية في المواد. | | **٧** | **الغلاف المغناطيسي للأرض** | **الشفق القطبي** | **سبب وتأثير مباشر**. الغلاف يحرف الجسيمات المشحونة نحو القطبين مسببًا الظاهرة. | | **٨** | **المغناطيس** | **المنطقة المغناطيسية** | **مصدر ومجال**. المغناطيس هو المصدر، والمنطقة المغناطيسية هي المجال المحيط به الذي تظهر فيه قوته. |
4. **الخطوة 4: شرح تفصيلي لكل علاقة** 1. **المولد vs المحرك:** - **المولد:** يحول **الطاقة الميكانيكية** (كالدوران) إلى **طاقة كهربائية**. - **المحرك:** يحول **الطاقة الكهربائية** إلى **طاقة ميكانيكية** (حركة دورانية). 2. **القوة المغناطيسية vs المجال المغناطيسي:** - **المجال المغناطيسي:** حيز من الفضاء حول المغناطيس أو التيار الكهربائي تظهر فيه **آثار** القوة المغناطيسية. - **القوة المغناطيسية:** هي **التأثير الفعلي** (جذب أو تنافر) الذي يظهر على المواد المغناطيسية أو الشحنات المتحركة داخل ذلك المجال. 3. **التيار المتردد (AC) vs المستمر (DC):** - **التيار المستمر:** تتدفق الشحنات الكهربائية في **اتجاه واحد ثابت** (مثل البطارية). - **التيار المتردد:** **يعكس اتجاه تدفقه دوريًا** مع الزمن (مثل التيار في المنازل). 4. **التيار الكهربائي vs المغناطيس الكهربائي:** - **التيار الكهربائي:** تدفق للشحنات الكهربائية. - **المغناطيس الكهربائي:** مغناطيس **مؤقت** يتكون من ملف يمر به تيار كهربائي وقلب حديدي. العلاقة: **التيار هو الشرط الأساسي** لعمل المغناطيس الكهربائي. 5. **المحرك vs المولد (تكرار):** نفس العلاقة العكسية الموضحة في الزوج ١. 6. **الإلكترون vs المغناطيسية:** - **الإلكترون:** جسيم دون ذري يحمل **شحنة كهربائية سالبة** وله **عزم مغناطيسي ذاتي** (سبين). - **المغناطيسية:** ظاهرة **القوة** بين المواد التي تنشأ بسبب حركة الإلكترونات أو العزم المغناطيسي لها. 7. **الغلاف المغناطيسي للأرض vs الشفق القطبي:** - **الغلاف المغناطيسي:** مجال مغناطيسي قوي يحيط بالأرض، **يحميها** من الرياح الشمسية (جسيمات مشحونة عالية الطاقة). - **الشفق القطبي:** أضواء ملونة تظهر في المناطق القطبية. **السبب:** انحراف الجسيمات الشمسية بواسطة الغلاف المغناطيسي نحو القطبين، حيث تصطدم بغلاف الأرض الجوي مسببة الإضاءة. 8. **المغناطيس vs المنطقة المغناطيسية:** - **المغناطيس:** جسم (دائم أو مؤقت) له قطبان **شمالي وجنوبي**. - **المنطقة المغناطيسية:** هي **المجال المغناطيسي** نفسه، أي المنطقة المحيطة بالمغناطيس التي يمكن اكتشاف قوته فيها.
5. **الخطوة 5: الاستنتاج النهائي** العلاقات الموضحة تُظهر الترابط الوثيق بين مفاهيم الكهرباء والمغناطيسية في علم الفيزياء، وكيف أن فهم أحدهما يساعد في فهم الآخر، وهو أساس نظرية **الكهرومغناطيسية**.

سؤال 15: المحول الكهربائي بين منزلك وأسلاك الشبكة العامة: أ. يزيد قيمة الجهد الكهربائي. ب. يخفض قيمة الجهد الكهربائي. ج. يبقى الجهد الكهربائي كما هو. د. يحول التيار المستمر إلى تيار متردد. استخدم الشكل الآتي للإجابة عن السؤال ١٥.

الإجابة: ب. يخفض قيمة الجهد الكهربائي.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الوصف | |--------|-------| | موقع المحول | بين المنزل وأسلاك الشبكة العامة | | نوع أسلاك الشبكة | جهد عالٍ (لنقل الكهرباء لمسافات طويلة) | | الغرض من السؤال | تحديد **وظيفة** المحول في هذا الموقع تحديدًا | | **المطلوب** | **تحديد التغيير الذي يحدثه المحول على الجهد الكهربائي** |
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم (عمل المحول الكهربائي)** - **المحول الكهربائي:** جهاز يعمل على **رفع أو خفض** الجهد الكهربائي المتناوب (AC). - **يعمل على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.** - **علاقة التناسب:** $ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} $ حيث: - $V_p$: جهد الملف الابتدائي (الداخل). - $V_s$: جهد الملف الثانوي (الخارج). - $N_p$: عدد لفات الملف الابتدائي. - $N_s$: عدد لفات الملف الثانوي. - **ملاحظة:** المحول **لا يعمل** مع التيار المستمر (DC).
3. **الخطوة 3: تحليل السياق والغرض** > **معلومة أساسية:** > 1. تُنقل الكهرباء من محطات التوليد إلى المدن عبر **خطوط نقل عالية الجهد** (مئات الآلاف من الفولتات) لتقليل الفقد في الطاقة على شكل حرارة. > 2. **لا يمكن** استخدام هذا الجهد العالي مباشرة في الأجهزة المنزلية (التي تعمل على 110/220 فولت تقريبًا). > 3. لذلك، يجب **خفض** الجهد العالي القادم من الشبكة العامة إلى جهد منخفض وآمن للاستخدام المنزلي.
4. **الخطوة 4: تحديد نوع المحول المطلوب** - **محول خافض للجهد:** هو المحول الذي يكون فيه: - **عدد لفات الملف الثانوي ($N_s$) أقل من** عدد لفات الملف الابتدائي ($N_p$). - وبالتالي، **جهد الخرج ($V_s$) أقل من** جهد الدخل ($V_p$). - يتم تركيبه على **أعمدة الكهرباء** قرب المنازل أو في محطات التوزيع الفرعية.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** المحول الموجود بين المنزل والشبكة العامة هو **محول خافض للجهد**، حيث يقوم بتخفيض قيمة الجهد الكهربائي العالي القادم من خطوط النقل إلى القيمة المناسبة والأمنة للاستهلاك المنزلي.

سؤال 9: تستخدم براءة التحديد لتوضيح أي المجالات الآتية؟ أ. المجال المغناطيسي ج. المجال الكهربائي ب. مجال جذب الأرض د. المجال الكهرومغناطيسي

الإجابة: أ. المجال المغناطيسي

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم السؤال** المطلوب تحديد **نوع المجال** الذي تستخدم **براءة التحديد** لتوضيحه وشكل خطوطه.
2. **الخطوة 2: تعريف براءة التحديد (برادة الحديد)** - **براءة التحديد:** هي مسحوق ناعم من **حديد** غير ممغنط. - **خاصيتها:** عند رشها حول مغناطيس أو سلك يحمل تيارًا، تترتب ذرات الحديد الصغيرة **على طول خطوط المجال المغناطيسي**، مما يكشف عن **شكل** و**اتجاه** هذه الخطوط.
3. **الخطوة 3: مقارنة خيارات المجالات** | الخيار | المجال | هل تستخدم براءة الحديد لتوضيحه؟ | السبب | |--------|--------|--------------------------------|-------| | أ | **المجال المغناطيسي** | **نعم** | لأن برادة الحديد **مادة مغناطيسية** فتتأثر وتترتب على طول خطوط هذا المجال. | | ب | مجال جذب الأرض (الجاذبية) | لا | مجال الجاذبية لا يؤثر على ترتيب برادة الحديد بهذه الطريقة المرئية. | | ج | المجال الكهربائي | لا | المجال الكهربائي يؤثر على **الشحنات الكهربائية**، وبرادة الحديد متعادلة الشحنة عادة. | | د | المجال الكهرومغناطيسي | جزئيًا | *المجال الكهرومغناطيسي* يتكون من مجال كهربائي ومجال مغناطيسي. برادة الحديد **تستجيب للجزء المغناطيسي فقط** منه. الأداة المثالية له هي **هوائي** لا برادة حديد. |
4. **الخطوة 4: الاستنتاج من التجربة العملية** في المختبر المدرسي، عند وضع مغناطيس تحت ورقة ورش برادة حديد فوقها، نلاحظ تشكل أنماط دائرية أو منحنية تظهر **خطوط المجال المغناطيسي**. هذه التجربة لا تنجح مع مجالات كهربائية أو جاذبية.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** تُستخدم **براءة التحديد (برادة الحديد)** بشكل أساسي وكلاسيكي لتوضيح **شكل واتجاه خطوط المجال المغناطيسي** المحيط بالمغناطيس الدائم أو بالتيار الكهربائي.

سؤال 10: تثير إبرة البوصلة نحو الشمال المغناطيسي، لأن: أ. القطب الشمالي الأرضي هو الأقوى ب. القطب الشمالي الأرضي هو الأقرب ج. القطب الشمالي فقط يجذب البوصلة د. إبرة البوصلة تتجه مع مجال الأرض

الإجابة: ب. القطب الشمالي الأرضي هو الأقرب

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الوصف | |--------|-------| | الجهاز | إبرة البوصلة | | الظاهرة | تتجه إبرة البوصلة نحو **الشمال المغناطيسي** | | **المطلوب** | **تحديد السبب العلمي** لهذا الاتجاه |
2. **الخطوة 2: المبدأ الأساسي (طبيعة إبرة البوصلة)** - إبرة البوصلة هي **مغناطيس صغير حر الحركة**. - لكل مغناطيس **قطبين: شمالي (N) وجنوبي (S)**. - **قاعدة التجاذب والتنافر المغناطيسي:** الأقطاب **المختلفة** تتجاذب، والأقطاب **المتماثلة** تتنافر.
3. **الخطوة 3: تحليل الخيارات** | الخيار | التحليل | الصحة | |--------|---------|--------| | **أ. القطب الشمالي الأرضي هو الأقوى** | قوة المجال المغناطيسي للأرض **ليست** السبب في الاتجاه، بل **طبيعة التفاعل**. والقوة متقاربة عند القطبين. | ❌ غير صحيح | | **ب. القطب الشمالي الأرضي هو الأقرب** | هذا هو **السبب الحقيقي**. يتجه القطب الشمالي لإبرة البوصلة نحو القطب المغناطيسي الجنوبي للأرض لأنه أقرب إليه، والعكس صحيح. | ✅ **صحيح** | | **ج. القطب الشمالي فقط يجذب البوصلة** | غير دقيق. كل قطب من أقطاب الأرض يجذب **القطب المعاكس** له في إبرة البوصلة. | ❌ غير صحيح | | **د. إبرة البوصلة تتجه مع مجال الأرض** | عبارة عامة صحيحة لكنها **غير دقيقة** كإجابة على سؤال "لماذا؟". فهي لا تفسر الآلية (التجاذب بين الأقطاب المختلفة). | ⚠️ تفسير ناقص |
4. **الخطوة 4: الشرح التفصيلي للسبب (ب)** 1. **الارض كمغناطيس:** للأرض مجال مغناطيسي كما لو كان في قلبها مغناطيس عملاق. 2. **الالتباس في التسمية:** - **القطب المغناطيسي الشمالي الجغرافي** للأرض هو في الحقيقة **قطبها المغناطيسي الجنوبي** (لأنه يجذب القطب الشمالي للإبرة). - **القطب المغناطيسي الجنوبي الجغرافي** هو **قطبها المغناطيسي الشمالي**. 3. **التفاعل:** - القطب **الشمالي** لإبرة البوصلة (الممغنط) **يتجاذب** مع القطب **الجنوبي** المغناطيسي للأرض (الموجود قرب الشمال الجغرافي). - بما أن القطب الجنوبي المغناطيسي للأرض **أقرب** إلى مواقعنا في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، فإن إبرة البوصلة تتجه نحوه دائمًا.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** تتجه إبرة البوصلة نحو الشمال المغناطيسي (الموجود قرب القطب الشمالي الجغرافي) بسبب **قاعدة التجاذب المغناطيسي**، حيث يتجاذب القطب الشمالي للإبرة مع **القطب الجنوبي المغناطيسي للأرض** الذي يعتبر **الأقرب** جغرافيًا لمعظم سكان الكرة الأرضية.

سؤال 11: عند تقريب قطبين مغناطيسيين شماليين أحدهما إلى الآخر: أ. يتجاذبان. ب. يتنافران. ج. يتولد تيار كهربائي. د. لا يتفاعلان.

الإجابة: ب. يتنافران.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الوصف | |--------|-------| | الجسم 1 | قطب مغناطيسي **شمالي** | | الجسم 2 | قطب مغناطيسي **شمالي** آخر | | الفعل | تقريبهما من بعضهما | | **المطلوب** | **تحديد نوع التفاعل** بينهما |
2. **الخطوة 2: القانون أو المبدأ المستخدم** - **قانون التجاذب والتنافر المغناطيسي:** - **الأقطاب المغناطيسية المتماثلة تتنافر.** (شمالي مع شمالي، أو جنوبي مع جنوبي). - **الأقطاب المغناطيسية المختلفة تتجاذب.** (شمالي مع جنوبي). - هذه هي **خاصية أساسية** للمغناطيسات.
3. **الخطوة 3: تطبيق القانون على المعطيات** 1. تعريف القطبين: كلاهما **شمالي (N)**. 2. وفقًا للقانون: قطب شمالي + قطب شمالي = **تنافر**. 3. لذلك، عند تقريبهما سيشعران **بقوة تدفع كل منهما بعيدًا عن الآخر**.
4. **الخطوة 4: تحليل الخيارات الأخرى** | الخيار | التحليل | لماذا هو غير صحيح؟ | |--------|---------|----------------------| | أ. يتجاذبان | يتناقض مع القانون الأساسي للتجاذب والتنافر. | ❌ | | **ب. يتنافران** | **يتوافق تمامًا مع القانون.** | ✅ | | ج. يتولد تيار كهربائي | يحتاج إلى حركة نسبية بين مغناطيس وملف موصل (حث كهرومغناطيسي)، وليس مجرد تقريب قطبين. | ❌ | | د. لا يتفاعلان | المغناطيسات تتفاعل عن بعد عبر مجالها المغناطيسي، والتفاعل هنا هو التنافر. | ❌ |
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** عند تقريب قطبين مغناطيسيين شماليين أحدهما من الآخر، فإنهما **يتنافران** بسبب **قانون التنافر بين الأقطاب المغناطيسية المتماثلة**.

سؤال 12: كم قطبًا يتكون للمغناطيس الواحد؟ أ. واحد ج. اثنان ب. ثلاثة د. واحد أو أكثر

الإجابة: ج. اثنان

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم السؤال** السؤال يستفسر عن **أحد الخصائص الأساسية** لأي مغناطيس طبيعي أو صناعي: **عدد الأقطاب المغناطيسية** التي يتكون منها.
2. **الخطوة 2: المبدأ العلمي (ثنائي القطب)** - من المستحيل فصل القطب الشمالي عن القطب الجنوبي للمغناطيس. - إذا قُسم المغناطيس إلى جزأين، فكل جزء **سيصبح مغناطيسًا جديدًا كاملاً له قطبان شمالي وجنوبي**. - هذه الخاصية تسمى **ثنائية القطب المغناطيسي**.
3. **الخطوة 3: تجربة فكرية للتحقق** 1. خذ مغناطيسًا على شكل قضيب له قطبان (شمالي في أحد الطرفين وجنوبي في الآخر). 2. اقطعه من المنتصف. 3. ستجد أن: - الطرف الذي كان شماليًا في النصف الأول أصبح له **قطب جنوبي جديد** في مكان القطع. - الطرف الذي كان جنوبيًا في النصف الثاني أصبح له **قطب شمالي جديد** في مكان القطع. 4. النتيجة: تحول المغناطيس الواحد إلى **مغناطيسين**، كل منهما له **قطبان**.
4. **الخطوة 4: تحليل الخيارات** | الخيار | عدد الأقطاب | التحليل | الصحة | |--------|-------------|---------|--------| | أ. واحد | 1 | يتعارض مع التجربة والملاحظة. المغناطيس المعزول لا يوجد له قطب وحيد. | ❌ | | ج. اثنان | **2** | **هذا هو العدد الصحيح والثابت** لأي مغناطيس. | ✅ | | ب. ثلاثة | 3 | لا يوجد مغناطيص عادي بثلاثة أقطاب منفصلة. | ❌ | | د. واحد أو أكثر | ≥1 | صحيح من ناحية أن العدد *أو أكثر*، لكنه **غير دقيق**. العدد **دائمًا اثنان بالضبط** لأصغر وحدة مغناطيسية. | ⚠️ إجابة عامة غير دقيقة |
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** يتكون **أي مغناطيس طبيعي أو صناعي**، بغض النظر عن شكله أو حجمه، من **قطبين مغناطيسيين فقط لا غير**، هما **القطب الشمالي والقطب الجنوبي**، ولا يمكن أن يوجد قطب منفرد لوحده.

سؤال 15: في المحول المبين في الشكل أعلاه، أي مما يأتي يصف الجهد الكهربائي الناتج مقارنة بالجهد الكهربائي الداخل؟ أ. أكبر ج. نفسه ب. أصغر د. صفر

الإجابة: ب. أصغر

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الوصف | |--------|-------| | موقع المحول | بين المنزل وأسلاك الشبكة العامة | | نوع أسلاك الشبكة | جهد عالٍ (لنقل الكهرباء لمسافات طويلة) | | الغرض من السؤال | تحديد **وظيفة** المحول في هذا الموقع تحديدًا | | **المطلوب** | **تحديد التغيير الذي يحدثه المحول على الجهد الكهربائي** |
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم (عمل المحول الكهربائي)** - **المحول الكهربائي:** جهاز يعمل على **رفع أو خفض** الجهد الكهربائي المتناوب (AC). - **يعمل على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.** - **علاقة التناسب:** $ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} $ حيث: - $V_p$: جهد الملف الابتدائي (الداخل). - $V_s$: جهد الملف الثانوي (الخارج). - $N_p$: عدد لفات الملف الابتدائي. - $N_s$: عدد لفات الملف الثانوي. - **ملاحظة:** المحول **لا يعمل** مع التيار المستمر (DC).
3. **الخطوة 3: تحليل السياق والغرض** > **معلومة أساسية:** > 1. تُنقل الكهرباء من محطات التوليد إلى المدن عبر **خطوط نقل عالية الجهد** (مئات الآلاف من الفولتات) لتقليل الفقد في الطاقة على شكل حرارة. > 2. **لا يمكن** استخدام هذا الجهد العالي مباشرة في الأجهزة المنزلية (التي تعمل على 110/220 فولت تقريبًا). > 3. لذلك، يجب **خفض** الجهد العالي القادم من الشبكة العامة إلى جهد منخفض وآمن للاستخدام المنزلي.
4. **الخطوة 4: تحديد نوع المحول المطلوب** - **محول خافض للجهد:** هو المحول الذي يكون فيه: - **عدد لفات الملف الثانوي ($N_s$) أقل من** عدد لفات الملف الابتدائي ($N_p$). - وبالتالي، **جهد الخرج ($V_s$) أقل من** جهد الدخل ($V_p$). - يتم تركيبه على **أعمدة الكهرباء** قرب المنازل أو في محطات التوزيع الفرعية.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** المحول الموجود بين المنزل والشبكة العامة هو **محول خافض للجهد**، حيث يقوم بتخفيض قيمة الجهد الكهربائي العالي القادم من خطوط النقل إلى القيمة المناسبة والأمنة للاستهلاك المنزلي.

سؤال 16: يحول المحرك الكهربائي: أ. الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية ب. الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية ج. الطاقة الوضع إلى طاقة حركية د. الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية

الإجابة: أ. الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الوصف | |--------|-------| | الجهاز | **المحرك الكهربائي** | | **المطلوب** | **تحديد نوع تحويل الطاقة** الذي يقوم به هذا الجهاز. |
2. **الخطوة 2: القانون أو المبدأ المستخدم (تحويل الطاقة)** - الأجهزة الكهربائية تقوم بتحويل **الطاقة الكهربائية** الواردة إليها إلى **صورة أخرى من صور الطاقة** (حرارية، ضوئية، حركية... إلخ). - **المبدأ الفيزيائي للمحرك:** يعمل بناءً على **تأثير القوة المغناطيسية على سلك يحمل تيارًا موضوعًا داخل مجال مغناطيسي**، مما يولد عزم دوران يؤدي إلى حركة دورانية.
3. **الخطوة 3: تحليل خيارات تحويل الطاقة** | الخيار | تحويل الطاقة | أمثلة أجهزة | ينطبق على المحرك الكهربائي؟ | |--------|---------------|-------------|-----------------------------| | **أ. الكهربائية → حركية** | **كهرباء → حركة/دوران** | **المحرك الكهربائي**، المراوح، الخلاطات. | ✅ **نعم، هذا هو التعريف الدقيق.** | | ب. الكهربائية → حرارية | كهرباء → حرارة | السخان الكهربائي، المكواة، المحمصة. | ❌ المحرك ينتج حرارة أيضًا (كفقد)، ولكنها **ليست الوظيفة الأساسية**. | | ج. الوضع → حركية | طاقة وضع → حركة | السقوط الحر، ساعة البندول. | ❌ المحرك لا يعمل على طاقة الوضع بشكل أساسي. | | د. الحركية → كهربائية | حركة → كهرباء | **المولد الكهربائي**، الدينامو. | ❌ هذا هو **عكس** وظيفة المحرك تمامًا. |
4. **الخطوة 4: شرح آلية عمل المحرك الكهربائي (للتأكيد)** 1. **الإدخال:** طاقة كهربائية (تيار مستمر أو متردد). 2. **العمليات داخل المحرك:** - يمر التيار في **ملفات** موجودة بين أقطاب **مغناطيس دائم** (أو مغناطيس كهربائي). - يؤثر **المجال المغناطيسي** بقوة على **الملفات الحاملة للتيار** (بقانون لورنتز). - تسبب هذه القوة **دوران** العمود المركزي للمحرك. 3. **الإخراج:** **طاقة حركية ميكانيكية** على شكل **حركة دورانية** للعمود، والتي يمكن استخدامها لتحريك عجلات أو مراوح أو أي أجزاء ميكانيكية.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** يقوم **المحرك الكهربائي** بتحويل **الطاقة الكهربائية** (التي يوفرها مصدر التيار) إلى **طاقة حركية ميكانيكية** (على شكل حركة دورانية)، وهو الجهاز المعاكس في العملية للمولد الكهربائي.

سؤال 17: ما الذي يحمي الأرض من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس؟ أ. الشفق القطبي ب. المجال المغناطيسي للأرض ج. المجال الكهربائي د. الغلاف الجوي للأرض

الإجابة: ب. المجال المغناطيسي للأرض

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطى | الوصف | |--------|-------| | التهديد | **جسيمات مشحونة قادمة من الشمس** (الرياح الشمسية) | | الهدف | **الأرض** | | **المطلوب** | **تحديد الوسيلة الرئيسية** التي تحمي الأرض من هذا التهديد. |
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم (تفاعل المجال المغناطيسي مع الجسيمات المشحونة)** - **المجال المغناطيسي** يؤثر بقوة على **الجسيمات المشحونة المتحركة**. - هذه القوة (قوة لورنتز) تتسبب في **انحراف** مسار الجسيمات المشحونة، دون أن تلمسها، مما يشكل **درعًا واقيًا**.
3. **الخطوة 3: تحليل الخيارات ودور كل منها** | الخيار | التحليل | هل هو الحماية الأساسية؟ | |--------|---------|--------------------------| | **أ. الشفق القطبي** | هذا هو **نتيجة** الحماية، وليس سببها. يحدث عندما تنجح بعض الجسيمات في الوصول للغلاف الجوي عند القطبين. | ❌ | | **ب. المجال المغناطيسي للأرض** | هذا هو **الدرع الأساسي**. ينحرف معظم جسيمات الرياح الشمسية بفعل هذا المجال، ويوجهها نحو المناطق القطبية. | ✅ **نعم** | | ج. المجال الكهربائي | للأرض مجال كهربائي ضعيف (في الغلاف الجوي) مقارنة بالمجال المغناطيسي. ليس له دور كبير في حرف الجسيمات الشمسية عالية الطاقة. | ❌ | | د. الغلاف الجوي للأرض | يقوم **بامتصاص** الجسيمات التي تصل إليه (مسببًا الشفق)، لكنه **ليس الخط الدفاعي الأول**. بدون الحماية المغناطيسية، سيقصف الغلاف الجوي مباشرة مما قد يؤدي إلى تآكله بمرور الوقت. | ❌ (خط دفاعي ثانوي) |
4. **الخطوة 4: شرح آلية الحماية بالمجال المغناطيسي** 1. **الرياح الشمسية:** تيار من البلازما (إلكترونات وبروتونات) تنبعث من الشمس بسرعة عالية. 2. **الدرع المغناطيسي:** عند اقتراب هذه الجسيمات المشحونة من الأرض، يتفاعل المجال المغناطيسي الأرضي معها. 3. **الانحراف:** تؤثر قوة لورنتز على الجسيمات، فتدور حول خطوط المجال المغناطيسي بدلاً من الاصطدام المباشر بالأرض. 4. **النتيجة:** تُحصر معظم الجسيمات في مناطق تسمى **أحزمة فان آلن الإشعاعية**، أو تُوجه نحو القطبين حيث يتخلل بعضها الغلاف الجوي الرقيق مسببًا الشفق.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** الوسيلة الرئيسية التي **تحمي الأرض** من القصف المستمر للجسيمات المشحونة عالية الطاقة القادمة من الشمس هي **المجال المغناطيسي للأرض**، الذي يعمل كدرع غير مرئي ينحرف مسار هذه الجسيمات بعيدًا عن سطح الكوكب.

أي العبارات التالية تصف العلاقة بين القوة المغناطيسية والمجال المغناطيسي بشكل صحيح؟

• أ) القوة المغناطيسية هي التي تولد المجال المغناطيسي.
• ب) المجال المغناطيسي هو نوع من القوة المغناطيسية.
• ج) لا توجد علاقة مباشرة بينهما سوى التشابه في الاسم.
• د) المجال المغناطيسي هو الحيز الذي تظهر فيه آثار القوة المغناطيسية.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: المجال المغناطيسي هو الحيز الذي تظهر فيه آثار القوة المغناطيسية.

الشرح: 1. المجال المغناطيسي هو الحيز من الفضاء حول المغناطيس أو التيار الكهربائي. 2. القوة المغناطيسية هي التأثير الفعلي (الجذب أو التنافر) الذي يظهر على المواد أو الشحنات المتحركة داخل هذا المجال. 3. بالتالي، المجال هو المنطقة التي يمكن أن تظهر فيها القوة المغناطيسية وتُمارس تأثيرها.

تلميح: فكر في طبيعة المجال كمنطقة تأثير، والقوة كالتأثير ذاته.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الفرق الأساسي بين التيار المتردد والتيار المستمر؟

• أ) التيار المستمر يستخدم في المنازل، بينما المتردد يستخدم في البطاريات.
• ب) التيار المتردد يمكن تخزينه بسهولة، بينما التيار المستمر يتطلب أجهزة معقدة لتخزينه.
• ج) التيار المتردد يعكس اتجاه تدفقه دوريًا، بينما التيار المستمر يتدفق في اتجاه واحد ثابت.
• د) التيار المستمر يحمل طاقة أكبر دائمًا من التيار المتردد عند نفس الجهد.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: التيار المتردد يعكس اتجاه تدفقه دوريًا، بينما التيار المستمر يتدفق في اتجاه واحد ثابت.

الشرح: 1. التيار المتردد (AC) هو تيار كهربائي يغير اتجاه تدفقه بشكل دوري (مثال: كهرباء المنازل). 2. التيار المستمر (DC) هو تيار كهربائي يتدفق في اتجاه واحد ثابت (مثال: البطاريات). 3. الفرق الرئيسي يكمن في استمرارية أو تغير اتجاه تدفق الشحنات.

تلميح: تذكر طريقة تدفق الشحنات الكهربائية في كل نوع من التيار.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما العلاقة بين التيار الكهربائي والمغناطيس الكهربائي؟

• أ) المغناطيس الكهربائي هو مصدر التيار الكهربائي الرئيسي في الشبكة.
• ب) لا توجد علاقة مباشرة بينهما؛ فالمغناطيس الكهربائي يعمل بالكهرباء الساكنة.
• ج) التيار الكهربائي يمر عبر المغناطيس الكهربائي دون تأثير يذكر على خصائصه.
• د) التيار الكهربائي هو الشرط الأساسي لتشغيل المغناطيس الكهربائي وإنشاء مجاله المغناطيسي.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: التيار الكهربائي هو الشرط الأساسي لتشغيل المغناطيس الكهربائي وإنشاء مجاله المغناطيسي.

الشرح: 1. المغناطيس الكهربائي هو مغناطيس مؤقت يتكون من ملف يمر به تيار كهربائي وقلب حديدي. 2. يتولد المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي نتيجة لمرور التيار الكهربائي في الملف. 3. إذا توقف التيار، يزول المجال المغناطيسي، مما يجعل التيار الكهربائي شرطًا أساسيًا لعمله.

تلميح: فكر في كيفية عمل المغناطيس الكهربائي وما الذي يحتاجه لكي يعمل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

كيف تختلف وظيفة المحرك الكهربائي عن وظيفة المولد الكهربائي؟

• أ) كلاهما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية.
• ب) المولد الكهربائي يحول الطاقة الكيميائية إلى كهربائية، والمحرك الكهربائي يحولها إلى حركية.
• ج) المحرك الكهربائي يحول الطاقة الكهربائية إلى حركية، بينما المولد الكهربائي يحول الطاقة الحركية إلى كهربائية.
• د) كلاهما ينتج تيارًا كهربائيًا من خلال تحويل الطاقة الحرارية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: المحرك الكهربائي يحول الطاقة الكهربائية إلى حركية، بينما المولد الكهربائي يحول الطاقة الحركية إلى كهربائية.

الشرح: 1. المحرك الكهربائي يحول الطاقة الكهربائية (التيار) إلى طاقة ميكانيكية (حركة). 2. المولد الكهربائي يحول الطاقة الميكانيكية (الحركة) إلى طاقة كهربائية. 3. هما جهازان متعاكسان في وظيفتهما الرئيسية لتحويل الطاقة.

تلميح: تذكر أن كلا الجهازين يقومان بتحويل الطاقة، ولكن في اتجاهين متعاكسين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما الدور الذي يلعبه الإلكترون في ظاهرة المغناطيسية؟

• أ) الإلكترونات هي المسؤولة عن نقل القوى المغناطيسية بين الأقطاب.
• ب) المغناطيسية هي ظاهرة تنشأ في النواة وتؤثر على حركة الإلكترونات.
• ج) حركة الإلكترونات ودورانها حول نفسها (عزمها المغناطيسي الذاتي) هي الأصل في نشأة المغناطيسية.
• د) الإلكترون ليس له دور مباشر في المغناطيسية إلا في الموصلات الفائقة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: حركة الإلكترونات ودورانها حول نفسها (عزمها المغناطيسي الذاتي) هي الأصل في نشأة المغناطيسية.

الشرح: 1. الإلكترون جسيم مشحون يتحرك داخل الذرات وحول نواتها، كما يمتلك ما يُعرف بـ 'العزم المغناطيسي الذاتي' (السبين). 2. هذه الحركات والدوران هي التي تولد مجالات مغناطيسية صغيرة. 3. تجمّع هذه المجالات الصغيرة في المواد هو ما يُنتج الظاهرة المغناطيسية الكلية.

تلميح: فكر في المصدر الأساسي للمجالات المغناطيسية على المستوى الذري.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الذي ينتج عند لف سلك يحمل تيارا كهربائيا حول قضيب حديدي؟

• أ) مسرع الجسيمات
• ب) المولد الكهربائي
• ج) المغناطيس الكهربائي
• د) المحرك الكهربائي

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: المغناطيس الكهربائي

الشرح: 1. مرور تيار كهربائي في السلك يولد مجالًا مغناطيسيًا. 2. لف السلك حول قضيب حديدي (قلب حديدي) يركز ويقوي هذا المجال. 3. هذا الترتيب يحول القضيب الحديدي إلى مغناطيس مؤقت، وهو ما يسمى بالمغناطيس الكهربائي.

تلميح: فكر في المكونات الأساسية للمغناطيس المؤقت الذي يمكن تشغيله وإيقافه.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

تستخدم برادة الحديد لتوضيح أي المجالات الآتية؟

• أ) المجال المغناطيسي
• ب) مجال جذب الأرض
• ج) المجال الكهربائي
• د) المجال الكهرومغناطيسي

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: المجال المغناطيسي

الشرح: 1. برادة الحديد هي جسيمات حديد صغيرة تُعد مادة مغناطيسية. 2. تتأثر برادة الحديد بالمجالات المغناطيسية وتترتب جزيئاتها على طول خطوط المجال. 3. هذا الترتيب يكشف عن شكل خطوط المجال المغناطيسي واتجاهها.

تلميح: تذكر خاصية برادة الحديد وتفاعلها مع القوى غير المرئية المحيطة بالمغناطيس.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: سهل

عند تقريب قطبين مغناطيسيين شماليين أحدهما إلى الآخر:

• أ) يتجاذبان
• ب) يتنافران
• ج) يتولد تيار كهربائي.
• د) لا يتفاعلان.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يتنافران

الشرح: 1. الأقطاب المغناطيسية المتماثلة (مثل شمالي مع شمالي أو جنوبي مع جنوبي) تتنافر. 2. الأقطاب المغناطيسية المختلفة (مثل شمالي مع جنوبي) تتجاذب. 3. بما أن القطبين شماليان، فإنهما متماثلان، وبالتالي يتنافران.

تلميح: تذكر القاعدة الأساسية للتفاعل بين الأقطاب المغناطيسية المتشابهة والمختلفة.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: سهل

كم قطبًا يكون للمغناطيس الواحد؟

• أ) واحد
• ب) ثلاثة
• ج) اثنان
• د) واحد أو أكثر

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: اثنان

الشرح: 1. أي مغناطيس، بغض النظر عن حجمه أو شكله، يمتلك دائمًا قطبين. 2. هذان القطبان هما القطب الشمالي والقطب الجنوبي. 3. لا يمكن فصل القطبين؛ إذا قُسّم المغناطيس، يصبح كل جزء مغناطيسًا جديدًا بقطبين.

تلميح: فكر في الخاصية الأساسية للمغناطيس حتى لو قمت بتقسيمه إلى قطع أصغر.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: سهل

المحول الكهربائي بين منزلك وأسلاك الشبكة العامة:

• أ) يزيد قيمة الجهد الكهربائي.
• ب) يخفض قيمة الجهد الكهربائي.
• ج) يبقي الجهد الكهربائي كما هو.
• د) يحوّل التيار المستمر إلى تيار متردد.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يخفض قيمة الجهد الكهربائي.

الشرح: ١. تنتقل الكهرباء من محطات الطاقة بجهد عالٍ لتقليل فقد الطاقة أثناء النقل لمسافات طويلة. ٢. المحولات المستخدمة بين الشبكة العامة والمنازل هي محولات خفض الجهد. ٣. وظيفتها الأساسية هي تقليل الجهد العالي (المستخدم في النقل) إلى جهد آمن ومناسب للاستخدام في المنازل (مثل 220 فولت أو 110 فولت).

تلميح: فكر في الغرض من نقل الكهرباء بجهد عالٍ وما تتطلبه الأجهزة المنزلية.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

يحول المحرك الكهربائي:

• أ) الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية
• ب) الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية
• ج) طاقة الوضع إلى طاقة حركية
• د) الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية

الشرح: ١. المحرك الكهربائي هو جهاز مصمم لإنتاج حركة ميكانيكية. ٢. لكي يعمل، يتلقى المحرك طاقة كهربائية (تيار). ٣. يتفاعل هذا التيار الكهربائي مع المجال المغناطيسي داخل المحرك ليولد قوة تؤدي إلى دوران الأجزاء الميكانيكية. ٤. وبالتالي، الوظيفة الأساسية للمحرك هي تحويل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى طاقة حركية.

تلميح: تذكر الوظيفة الأساسية للأجهزة التي نستخدمها في حياتنا اليومية وتعتمد على الحركة الكهربائية.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما الذي يحمي الأرض من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس ؟

• أ) الشفق القطبي
• ب) المجال المغناطيسي للأرض
• ج) المجال الكهربائي
• د) الغلاف الجوي للأرض

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: المجال المغناطيسي للأرض

الشرح: ١. تنبعث من الشمس باستمرار جسيمات مشحونة عالية الطاقة تُعرف بالرياح الشمسية. ٢. يحيط بالأرض مجال مغناطيسي قوي يعمل كدرع واقٍ. ٣. يتفاعل هذا المجال مع الجسيمات المشحونة ويحرف مسار معظمها بعيدًا عن كوكب الأرض. ٤. بعض الجسيمات تُوجه نحو القطبين حيث تتفاعل مع الغلاف الجوي وتسبب ظاهرة الشفق القطبي.

تلميح: فكر في سبب تكون ظاهرة الشفق القطبي وكيف تؤثر على الجسيمات المشحونة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي العبارات التالية تصف العلاقة بين المولد الكهربائي والمحول الكهربائي بشكل صحيح؟

• أ) كلاهما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية.
• ب) المولد ينتج الطاقة الكهربائية، بينما المحول يغير من قيمة جهدها.
• ج) المحول يولد التيار المستمر، والمولد يغير التيار المتردد.
• د) كلاهما يحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: المولد ينتج الطاقة الكهربائية، بينما المحول يغير من قيمة جهدها.

الشرح: ١. المولد الكهربائي هو جهاز يحول الطاقة الميكانيكية (الحركية) إلى طاقة كهربائية، أي أنه ينتج الكهرباء. ٢. المحول الكهربائي هو جهاز يستخدم لتغيير قيمة الجهد الكهربائي (رفعه أو خفضه) في دوائر التيار المتردد، لكنه لا ينتج الكهرباء. ٣. يختلفان في الوظيفة الأساسية: فالمولد ينتج الطاقة الكهربائية، والمحول يغير من خصائصها (كالجهد).

تلميح: قارن الوظيفة الأساسية لكل جهاز في تحويل أو تعديل الطاقة الكهربائية.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط