التفكير الناقد - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 23: اشرح لماذا تزداد قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي عندما يكون داخل الملف قلب من الحديد؟

الإجابة: إذا اقترب المغناطيس ببطء ومسكته مادة مغناطيسية، فإنه سيزول حقل المجال بسبب وجود قلب، فيزداد قوة المغناطيس الكهربائي.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **المعطى** | مغناطيس كهربائي (ملف يمر به تيار) بداخله قلب من الحديد. | | **المطلوب** | شرح سبب زيادة قوة مجاله المغناطيسي بسبب القلب الحديدي. |
2. **الخطوة 2: المبدأ العلمي المستخدم** - **النفاذية المغناطيسية (μ):** قدرة المادة على السماح لخطوط المجال المغناطيسي بالمرور عبرها. - **المغناطيسية الحثية (التأثير):** قدرة المواد المغناطيسية (كالحديد) على أن **تُستقطب** وتصبح مغناطيسات مؤقتة عند وضعها في مجال مغناطيسي، مما **يعزز** المجال الأصلي.
3. **الخطوة 3: خطوات الشرح التفصيلية** 1. عند مرور تيار في الملف دون قلب، ينشأ مجال مغناطيسي من التيار وحده. 2. عند إدخال قلب من **مادة مغناطيسية** (كالحديد): - تزداد **النفاذية المغناطيسية (μ)** للوسط داخل الملف بشكل كبير مقارنة بالهواء. - **تُستقطب** ذرات وجزيئات الحديد تحت تأثير المجال المغناطيسي الأولي للملف، فتصبح كل منها **مغناطيسًا صغيرًا** مؤقتًا. - تترتب هذه المغانط الصغيرة بحيث **تضيف** مجالاتها إلى المجال الأصلي الناتج عن التيار. 3. **النتيجة:** يصبح **المجال المغناطيسي الكلي** للمغناطيس الكهربائي أقوى بكثير مما كان عليه بدون القلب الحديدي. > **ملاحظة:** القلب الحديدي يعمل على **تجميع** وتكثيف خطوط المجال المغناطيسي، مما يزيد من كثافتها وقوة المغناطيس.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** يزداد قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي عند وضع قلب من الحديد داخله لأن الحديد له **نفاذية مغناطيسية عالية**، فيستقطب بفعل المجال الأولي للملف، مما يؤدي إلى **تضخيم وتكثيف** خطوط المجال المغناطيسي الإجمالية.

سؤال 24: توقع إذا كان المجال المغناطيسي للمغناطيس (أ) أكبر من المجال المغناطيسي للمغناطيس (ب) ثلاث مرات، وكان المغناطيس (أ) يؤثر في المغناطيس (ب) بقوة ١٠ نيوتن، فما مقدار القوة التي يؤثر بها المغناطيس (ب) في المغناطيس (أ)؟

الإجابة: ١٠ نيوتن

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | الكمية | الرمز | القيمة | الوحدة | |--------|-------|--------|--------| | قوة تأثير المغناطيس (أ) على (ب) | $F_{A→B}$ | 10 | نيوتن (N) | | المجال المغناطيسي للمغناطيس (أ) | $B_A$ | $3B_B$ | - | | **المطلوب** | قوة تأثير المغناطيس (ب) على (أ) | $F_{B→A}$ | نيوتن (N) |
2. **الخطوة 2: القانون المستخدم** - **قانون نيوتن الثالث للحركة (الفعل ورد الفعل):** "لكل فعل رد فعل، مساوٍ له في المقدار ومضاد له في الاتجاه." - ينطبق هذا القانون على **القوى المتبادلة** بين أي جسمين، بما في ذلك القوى المغناطيسية. - رياضياً: $F_{A→B} = - F_{B→A}$ حيث تشير الإشارة إلى عكس الاتجاه.
3. **الخطوة 3: تطبيق القانون على السؤال** 1. القوة المغناطيسية هي **قوة تبادلية** بين المغناطيسين. 2. مهما كان الفرق في شدة المجال المغناطيسي لأي منهما، فإن **القوة التي يؤثر بها أحدهما على الآخر** تساوي في المقدار **القوة التي يؤثر بها الآخر عليه** في نفس اللحظة. 3. معلومة أن $B_A = 3B_B$ لا تغير من هذه الحقيقة الفيزيائية الأساسية، فهي تتعلق بخصائص كل مغناطيس، بينما القانون الثالث يتعلق **بتفاعلهما**.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** وفقاً **لقانون نيوتن الثالث**، يكون مقدار القوة التي يؤثر بها المغناطيس (ب) في المغناطيس (أ) مساوياً تماماً لمقدار القوة التي تلقاها منها، أي **١٠ نيوتن**، وتكون في الاتجاه المعاكس.

سؤال 25: توقع سلكان معزولان متلاصقان جنبًا إلى جنب ويسري فيهما تياران كهربائيان في الاتجاه نفسه. توقع كيف تتغير القوة بينهما إذا عكست اتجاه التيارين فيهما معًا؟

الإجابة: لا يتغير، لأن اتجاه التيارين سيعكسان معًا، مما يعني أن اتجاه المجال المغناطيسي سيبقى كما هو، وبالتالي ستبقى القوة كما هي.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم الحالة الابتدائية** | الوصف | الحالة | |--------|--------| | **الموقف الأولي** | سلكان متوازيان، التيار في كليهما بنفس الاتجاه. | | **طبيعة القوة بينهما** | **قوة تجاذب** (حسب قاعدة اليد اليمنى وتفاعل مجالاتهما). |
2. **الخطوة 2: القانون الفيزيائي الأساسي** - **القوة المغناطيسية بين سلكين متوازيين يحملان تيارًا:** - تعتمد على **حاصل ضرب مقدار التيارين** ($I_1 \times I_2$). - وتعتمد على **اتجاه التيارين النسبي**. - **القاعدة:** التيارات **المتوازية** (بنفس الاتجاه) **تتجاذب**. والتيارات **المتعاكسة** (باتجاهين متعاكسين) **تتنافر**.
3. **الخطوة 3: تحليل الحالة بعد عكس التيارين معًا** 1. **الخطوة 3.1:** لنفرض أن اتجاه التيار في كلا السلكين كان إلى **الأعلى** في البداية. (تــجــاذب) 2. **الخطوة 3.2:** عند **عكس اتجاه التيارين معًا**، يصبح التيار في كلا السلكين إلى **الأسفل**. 3. **التحليل:** - اتجاه التيار في السلك (أ) تغير من (↑) إلى (↓). - اتجاه التيار في السلك (ب) تغير من (↑) إلى (↓). - **العلاقة النسبية بين اتجاهي التيار** بقيت كما هي: كلا التيارين لا يزالان **بنفس الاتجاه** بالنسبة لبعضهما (كلاهما ↓ الآن). - بما أن **حاصل ضرب التيارين** ($I_1 \times I_2$) سيبقى موجباً (سالبان × سالبان = موجب)، واتجاهيهما النسبي لم يتغير، فإن **طبيعة القوة (التجاذب) تبقى كما هي**. - **مقدار القوة** يعتمد على حاصل الضرب والقانون المادي، وكلها لم تتغير، لذا يبقى المقدار نفسه.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** عند عكس اتجاه التيار في **كلا السلكين معاً**، تبقى القوة بينهما كما هي **في المقدار (10N إذا كانت هكذا) والطبيعة (تــجــاذب)**، لأن العلاقة النسبية بين اتجاهي التيارين لم تتغير.

سؤال 27: الملف الابتدائي والملف الثانوي ما نسبة عدد لفات الملف الابتدائي إلى عدد لفات الملف الثانوي في المحول (ع)؟ وذلك بالاستعانة بالجدول أعلاه؟

الإجابة: ٦:٣ = ٢:١

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: استخلاص المعطيات من الجدول (المفترض)** > **افتراضي:** الجدول المشار إليه في السؤال يعطي بيانات عن المحولات. للإجابة المذكورة (٦:٣) نفترض أن الجدول يحتوي على: | المحول | عدد لفات الملف الابتدائي ($N_p$) | عدد لفات الملف الثانوي ($N_s$) | |--------|----------------------------------|----------------------------------| | (ع) | 6 | 3 |
2. **الخطوة 2: القانون أو المبدأ المستخدم** - **نسبة التحويل** في المحول تُعطى من نسبة عدد اللفات: $\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}$ - المطلوب هو **النسبة بين لفات الابتدائي إلى الثانوي** للمحول (ع).
3. **الخطوة 3: خطوات الحساب** 1. استخراج قيم اللفات للمحول (ع) من الجدول: - $N_p = 6$ لفة - $N_s = 3$ لفات 2. حساب النسبة $N_p : N_s$: - $N_p : N_s = 6 : 3$ 3. تبسيط النسبة إلى أبسط صورة بقسمة الطرفين على **3**: - $ (6 \div 3) : (3 \div 3) = 2 : 1 $
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** نسبة عدد لفات الملف الابتدائي إلى عدد لفات الملف الثانوي في المحول (ع) هي **٢ إلى ١ (٢:١)**، أي أن لفات الملف الابتدائي ضعف لفات الملف الثانوي.

سؤال 28: الجهد الداخلي والجهد الخارج إذا كان الجهد الداخلي يساوي ٦٠ فولت، فما المحول الذي يعطي جهدًا ناتجًا مقداره ١٢ فولت؟

الإجابة: المحول (د) ٦٠ × ١/٥ = ١٢ فولت

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | الكمية | الرمز | القيمة | الوحدة | |--------|-------|--------|--------| | الجهد الداخلي (جهد الابتدائي) | $V_p$ | 60 | فولت (V) | | الجهد الناتج المطلوب (جهد الثانوي) | $V_s$ | 12 | فولت (V) | | **المطلوب** | تحديد المحول المناسب من الجدول. | | |
2. **الخطوة 2: القانون المستخدم** - **قانون المحول:** $\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s}$ - أو **نسبة التحويل:** $V_s = V_p \times \frac{N_s}{N_p}$ - نحتاج إلى معرفة **نسبة اللفات ($\frac{N_s}{N_p}$)** التي تحقق $V_s = 12V$ عندما يكون $V_p = 60V$.
3. **الخطوة 3: حساب نسبة اللفات المطلوبة** 1. من القانون: $12 = 60 \times \frac{N_s}{N_p}$ 2. بإعادة الترتيب: $\frac{N_s}{N_p} = \frac{12}{60}$ 3. بالتبسيط: $\frac{N_s}{N_p} = \frac{1}{5}$ 4. هذا يعني أن المحول المطلوب هو **محول خافض للجهد**، حيث عدد لفات الثانوي $N_s$ يساوي **خمس (⅕)** عدد لفات الابتدائي $N_p$.
4. **الخطوة 4: الاختيار من الجدول** > بناءً على الإجابة المرفوعة والنتيجة أعلاه ($\frac{N_s}{N_p} = \frac{1}{5}$)، فإن المحول (د) هو الذي يحقق هذه النسبة (مثال: إذا كان $N_p=5$ و $N_s=1$ أو مضاعفاتها). **الخطوة 5: التأكد** - تطبيق النسبة على جهد الابتدائي: $60V \times \frac{1}{5} = 12V$. - وهذا يتطابق مع الجهد الناتج المطلوب.
5. **الخطوة 6: الإجابة النهائية** المحول الذي يعطي جهداً ناتجاً مقداره **١٢ فولت** عند إدخال جهد **٦٠ فولت** له هو **المحول (د)**، وذلك لأنه يحقق **نسبة تحويل تساوي (١/٥)**، أي أن جهد خرجه يساوي خُمس جهد دخله.

سؤال 18: مخطط المفاهيم رتب العبارات الآتية في دورة مكثفة مفاهيم كالمبينة بالشكل التالي، لكي توضح عمل المحرك الكهربائي: دائرة مفتوحة، دائرة مغلقة، مغناطيس كهربائي يعمل، مغناطيس كهربائي يتوقف عن العمل، ملفة تتجاذب للمغناطيس وتطرق الناقوس، ملفة ترجع إلى الخلف بواسطة نابض.

الإجابة: دائرة مفتوحة، مغناطيس كهربائي يعمل، ملفة تتجاذب للمغناطيس، دائرة مغلقة، ملفة ترجع إلى الخلف بواسطة نابض، مغناطيس كهربائي يتوقف عن العمل.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم المطلوب وآلية عمل المحرك الكهربائي (الناقوس)** المطلوب هو ترتيب العبارات لتمثيل **دورة عمل متكاملة** لجرس كهربائي (ناقوس) بسيط، حيث يحول الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية (طرق الناقوس) ثم يعود.
2. **الخطوة 2: تحليل العبارات المعطاة** | العبارة | دورها في الدورة | |---------|------------------| | دائرة مفتوحة | توقف التيار، وبالتالي توقف الفعل. | | دائرة مغلقة | مرور التيار، وبدء الفعل. | | مغناطيس كهربائي يعمل | نتيجة إغلاق الدارة. | | مغناطيس كهربائي يتوقف عن العمل | نتيجة فتح الدارة. | | ملفة تتجاذب للمغناطيس وتطرق الناقوس | نتيجة عمل المغناطيس الكهربائي. | | ملفة ترجع إلى الخلف بواسطة نابض | فعل مرتد بعد زوال القوة المغناطيسية. |
3. **الخطوة 3: ترتيب العبارات في دورة متسلسلة** 1. **دائرة مغلقة:** يتم ضغط الزر، مما يكمل الدائرة الكهربائية. 2. **مغناطيس كهربائي يعمل:** يمر التيار في ملف المغناطيس، فيصبح قوياً ويجذب قطعة حديدية. 3. **ملفة تتجاذب للمغناطيس وتطرق الناقوس:** القطعة الحديدية (المتصلة بمطرقة) تنجذب نحو المغناطيس، فتصطدم بالناقوس (الجرس) محدثة الصوت. 4. **دائرة مفتوحة:** عند حركة المطرقة، يتم فصْلٌ ميكانيكي للدائرة الكهربائية (بواسطة ملامس مرن). 5. **مغناطيس كهربائي يتوقف عن العمل:** نتيجة فتح الدائرة، ينقطع التيار ويفقد المغناطيس قوته. 6. **ملفة ترجع إلى الخلف بواسطة نابض:** بعد زوال قوة التجاذب، يقوم **نابض مرن** بسحب المطرقة (والقطعة الحديدية) إلى وضعها الأصلي، مما يعيد إغلاق الملامس. 7. **تكرار الدورة:** يعيد إغلاق الملامس الدائرة، وتبدأ الخطوة (1) من جديد، وهكذا.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** ترتيب العبارات لتمثيل دورة عمل المحرك الكهربائي (الناقوس) هو: **دائرة مغلقة → مغناطيس كهربائي يعمل → ملفة تتجاذب للمغناطيس وتطرق الناقوس → دائرة مفتوحة → مغناطيس كهربائي يتوقف عن العمل → ملفة ترجع إلى الخلف بواسطة نابض**، ثم تتكرر الدورة.

سؤال 19: توقع إذا ثبت القطب الجنوبي لمغناطيس على رأس مسمار، فهل يصبح مسمارًا قطبًا جنوبيًا أم شماليًا؟ عزز إجابتك برسم توضيحي.

الإجابة: يصبح شماليًا، لأن الأقطاب المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم الظاهرة (المغناطيسية باللمس أو الاستقطاب)** عند تثبيت قطب مغناطيسي على مادة قابلة للمغنطة (كالمسمار الحديدي)، تنتقل **المغناطيسية** إلى المادة باللمس، ولكن **باستقطاب معاكس** عند نقطة التلامس.
2. **الخطوة 2: قاعدة التجاذب والتنافر** - **الأقطاب المتشابهة** (شمالي-شمالي أو جنوبي-جنوبي) **تتنافر**. - **الأقطاب المتضادة** (شمالي-جنوبي) **تتجاذب**. - المغناطيس يجذب المواد القابلة للمغنطة **بتوليد قطب معاكس** لها بالقرب منه.
3. **الخطوة 3: تحليل الموقف وتوقع الاستقطاب** 1. القطب المثبت على رأس المسمار هو **القطب الجنوبي (S)** للمغناطيس الدائم. 2. لجذب المسمار، يجب أن يولِّد المغناطيس في الطرف المقابل له (رأس المسمار) **قطبًا مغناطيسيًا معاكسًا**، أي **القطب الشمالي (N)**. 3. نتيجة لهذا **الاستقطاب بالحث**، يصبح الطرف البعيد للمسمار (طرفه الحاد) **قطبًا جنوبيًا (S)**.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية مع تعزيزها** **يُصبح رأس المسمار قطبًا شماليًا (N).** **التعزيز:** لأن القطب الجنوبي (S) للمغناطيس يجذب القطب الشمالي (N) المتولد بالحث في رأس المسمار. وبحسب **قاعدة الأقطاب المتضادة التي تتجاذب**، فإن الاستقطاب الحادث يكون معاكساً للقطب الملامس، مما يجعل رأس المسمار شمالياً. **(رسم توضيحي ذهني):** مغناطيس دائم: [ N ====== S ] | | (ملامسة) ▼ رأس المسمار: [ N ] <<<< يصبح شمالياً جسم المسمار: | طرف المسمار (البعيد): [ S ] <<<< يصبح جنوبياً

سؤال 20: وضح لماذا لا يدور القضيب المغناطيسي ويتجه مع خطوط المجال المغناطيسي للأرض عند وضعه فوق سطح الطاولة؟

الإجابة: لأن المجال المغناطيسي للأرض ضعيف جدًا، ولا يكفي لتحريك القضيب المغناطيسي.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم الموقف الفيزيائي** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | الجسم | قضيب مغناطيسي (حديد أو مغناطيس صغير). | | الوضع | موضوع فوق سطح طاولة أفقية. | | المؤثر | المجال المغناطيسي للأرض. | | الملاحظة | **لا يدور** ولا يتخذ اتجاه خطوط المجال (الشمال-الجنوب). |
2. **الخطوة 2: المبادئ العلمية ذات العلاقة** 1. **المجال المغناطيسي للأرض:** مجال ضعيف نسبياً. 2. **قوة الاحتكاك:** قوة مقاومة بين القضيب وسطح الطاولة تعارض حركته. 3. **العزم المغناطيسي:** قدرة المجال المغناطيسي على إحداث **دوران** على جسم مغناطيسي.
3. **الخطوة 3: تحليل سبب عدم الدوران** 1. **ضعف المجال المغناطيسي الأرضي:** شدته عند السطح صغيرة جداً (≈ 25 إلى 65 ميكروتيسلا) مقارنة بمجالات المغناطيسات العادية. 2. **قوة الاحتكاك الكبيرة نسبياً:** العزم الناتج عن المجال المغناطيسي الأرضي **غير كافٍ للتغلب على عزم الاحتكاك** بين قاعدة القضيب وسطح الطاولة. 3. **حرية الحركة:** لكي يدور القضيب بحرية مع المجال الأرضي، يجب أن يكون معلقاً أو موضوعاً على محور يقلل الاحتكاك إلى أدنى حد (مثل إبرة البوصلة العائمة على الماء).
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** لا يدور القضيب المغناطيسي فوق سطح الطاولة لأن **العزم المغناطيسي** الضعيف الناتج عن تفاعله مع المجال المغناطيسي للأرض **لا يستطيع التغلب على عزم قوة الاحتكاك** الكبير نسبياً بينه وبين سطح الطاولة، وذلك بسبب **ضعف شدة المجال المغناطيسي الأرضي** مقارنة بقوى الاحتكاك الساكن.

سؤال 21: وضح إذا حصلت على مغناطيسين، أحدهما معروف القطبية، والآخر قطباه مجهولان، فكيف يمكنك تحديد القطبين المجهولين للمغناطيس معتمدًا على القطبين المعلومين للمغناطيس الآخر؟

الإجابة: بتقريب الأقطاب المعلومة من الأقطاب المجهولة، فإذا حدث تجاذب فالقطب المجهول مخالف للقطب المعلوم، وإذا حدث تنافر فالقطب المجهول مشابه للقطب المعلوم.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **المغناطيس (1)** | قطبية أقطابه معلومة (نعرف الشمالي N والجنوبي S منه). | | **المغناطيس (2)** | قطبية أقطابه مجهولة (نريد تحديد شماليه N' وجنوبيه S'). | | **الأدوات المتاحة** | خاصية **التجاذب والتنافر** المغناطيسي. | | **المطلوب** | طريقة لتحديد قطبي المغناطيس المجهول. |
2. **الخطوة 2: القانون (المبدأ) المستخدم** - **خاصية التجاذب والتنافر بين الأقطاب المغناطيسية:** - **الأقطاب المتشابهة تتنافر.** (N مع N) أو (S مع S) - **الأقطاب المختلفة تتجاذب.** (N مع S)
3. **الخطوة 3: خطوات التجربة العملية** 1. **الخطوة 1:** خذ المغناطيس **معلوم القطبية** وقربه من أحد طرفي المغناطيس **مجهول القطبية**. 2. **الخطوة 2: مراقبة التفاعل:** - **إذا حدث تجاذب:** فهذا يعني أن الطرف المقابل من المغناطيس المجهول له **قطبية معاكسة** للقطب الذي قربته. - مثال: إذا قربت **القطب الشمالي (N)** للمغناطيس المعلوم فجذب الطرف المجهول، فإن ذلك الطرف المجهول هو **قطب جنوبي (S')**. - **إذا حدث تنافر:** فهذا يعني أن الطرف المقابل من المغناطيس المجهول له **نفس القطبية** للقطب الذي قربته. - مثال: إذا قربت **القطب الشمالي (N)** للمغناطيس المعلوم فتنافر مع الطرف المجهول، فإن ذلك الطرف المجهول هو **قطب شمالي (N')**. 3. **الخطوة 3:** بعد تحديد قطبية أحد طرفي المغناطيس المجهول، يكون الطرف الآخر هو القطبية **المعاكسة** له تلقائياً.
4. **الخطوة 4: جدول توضيحي للاحتمالات** | القطب المعروف المقترب | التفاعل مع الطرف المجهول | قطبية الطرف المجهول | |------------------------|---------------------------|----------------------| | شمالي (N) | **تــجــاذب** | جنوبي (S') | | شمالي (N) | **تــنــافر** | شمالي (N') | | جنوبي (S) | **تــجــاذب** | شمالي (N') | | جنوبي (S) | **تــنــافر** | جنوبي (S') |
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** لتعيين القطبية المجهولة، يتم **تقريب أحد الأقطاب المعلومة** إلى أحد طرفي المغناطيس المجهول وملاحظة التفاعل: **التجاذب يدل على أن القطب المقابل معاكس**، و**التنافر يدل على أن القطب المقابل مماثل** للقطب المعروف الذي تم تقريبه.

سؤال 22: إذا لامس قضيب مغناطيسي مشبك ورق مصنوعًا من الحديد، وضح لماذا يصبح المشبك مغناطيسيًا ويجذب المشابك الأخرى؟

الإجابة: لأن المشبك يصبح ممغنطًا بالحث، ويتحول إلى مغناطيس مؤقت، ويجذب المشابك الأخرى.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: وصف الظاهرة (المغناطيسية بالحث)** عندما يلامس مغناطيس دائم جسمًا مصنوعًا من مادة **قابلة للمغنطة** مثل الحديد، فإن هذا الجسم يكتسب مغناطيسية مؤقتة.
2. **الخطوة 2: المبدأ العلمي المفصّل** - **الحديد** من المواد **الحديدية المغناطيسية**. - تحتوي ذراته على **عزوم مغناطيسية صغيرة (مجالات مغناطيسية ذرية)** غير مرتبة في الحالة العادية. - عند وجود **مجال مغناطيسي خارجي** قوي (من المغناطيس الدائم)، **تتمغنط** هذه الذرات وتنتظم عزومها في اتجاه المجال الخارجي. - هذا الانتظام يحول قطعة الحديد إلى **مغناطيس مؤقت**.
3. **الخطوة 3: تطبيق المبدأ على المشبك** 1. عند ملامسة المغناطيس الدائم للمشبك الحديدي: - يُستَحث (يُولد) **قطب مغناطيسي معاكس** في الجزء الملاصق للمغناطيس. - مثال: إذا كان القطب الملاصق هو الجنوبي (S)، فإن الجزء الملاصق من المشبك يصبح شماليًا (N) بالحث. 2. نتيجة لذلك، يصبح للمشبك **قطبان مغناطيسيان**: قطب معاكس عند نقطة التلامس، وقطب مماثل عند الطرف البعيد. 3. يصبح المشبك نفسه **مغناطيسًا مؤقتًا** كاملاً، قادرًا على جذب أجسام حديدية أخرى (مشابك ورق) بنفس آلية الحث أو التجاذب.
4. **الخطوة 4: سلسلة المشابك** - المشبك الأول (الملامس للمغناطيس الدائم) يُستقطب. - طرفه البعيد (الذي أصبح له قطبية) يمكنه بدوره استقطاب مشبك ثانٍ باللمس أو حتى دون تلامس مباشر إذا كانت القوة المغناطيسية كافية. - وهكذا تتشكل سلسلة من المشابك الممغنطة مؤقتاً.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** يصبح مشبك الورق الحديدي مغناطيسياً عند ملامسته لمغناطيس دائم بسبب ظاهرة **المغناطيسية الحثية (بالاستقطاب)**، حيث ينظم المجال المغناطيسي القوي للمغناطيس الدائم العزوم المغناطيسية الذرية داخل الحديد، فيتحول المشبك إلى **مغناطيس مؤقت**. هذا المغناطيس المؤقت بدوره يولّد مجالاً مغناطيسياً قادراً على جذب مشابك حديدية أخرى.

وضّح لماذا لا يدور القضيب المغناطيسي ويتجه مع خطوط المجال المغناطيسي للأرض عند وضعه فوق سطح الطاولة ؟

• أ) لأن القضيب المغناطيسي لا يتأثر بالمجال المغناطيسي الأرضي.
• ب) لأن المجال المغناطيسي للأرض أقوى بكثير من القضيب المغناطيسي، مما يثبته.
• ج) لأن عزم الاحتكاك بين القضيب وسطح الطاولة أكبر من العزم المغناطيسي الضعيف الناتج عن المجال الأرضي.
• د) لأن القضيب المغناطيسي يفقد مغناطيسيته عند وضعه على الطاولة مباشرة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن عزم الاحتكاك بين القضيب وسطح الطاولة أكبر من العزم المغناطيسي الضعيف الناتج عن المجال الأرضي.

الشرح: 1. المجال المغناطيسي للأرض ضعيف جداً. 2. القضيب المغناطيسي يتعرض لقوة احتكاك ساكنة مع الطاولة. 3. العزم الناتج عن المجال الأرضي لا يكفي للتغلب على عزم الاحتكاك. 4. ليدور بحرية، يجب أن يقل الاحتكاك إلى أقصى حد ممكن.

تلميح: فكر في القوى المؤثرة التي تمنع حركة الأجسام على الأسطح.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا حصلت على مغناطيسين، أحدهما معروف القطبين، والآخر قطباه مجهولان، فكيف يمكنك تحديد القطبين المجهولين للمغناطيس معتمدًا على القطبين المعلومين للمغناطيس الآخر؟

• أ) باستخدام البوصلة فقط لتحديد الاتجاهات الجغرافية للأقطاب المجهولة.
• ب) بتقريب أحد الأقطاب المعلومة من الطرف المجهول: إذا حدث تجاذب فالقطب المجهول مماثل، وإذا حدث تنافر فهو مخالف.
• ج) بتقريب الأقطاب المعلومة من الأقطاب المجهولة: إذا حدث تنافر فالقطب المجهول مماثل للقطب المعلوم، وإذا حدث تجاذب فهو مخالف له.
• د) بتسخين المغناطيس المجهول لمعرفة القطب الذي يضيء أولاً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: بتقريب الأقطاب المعلومة من الأقطاب المجهولة: إذا حدث تنافر فالقطب المجهول مماثل للقطب المعلوم، وإذا حدث تجاذب فهو مخالف له.

الشرح: 1. قرب قطباً معلوماً (شمالي أو جنوبي) من أحد طرفي المغناطيس المجهول. 2. إذا حدث تنافر، فالقطب المجهول مماثل للقطب المعلوم. 3. إذا حدث تجاذب، فالقطب المجهول مخالف للقطب المعلوم. 4. بتحديد قطبية أحد الطرفين، تكون قطبية الطرف الآخر معاكسة تلقائياً.

تلميح: تذكر قاعدة التجاذب والتنافر بين الأقطاب المغناطيسية.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

إذا لامس قضيب مغناطيسي مشبك ورق مصنوعا من الحديد، وضّح لماذا يصبح المشبك مغناطيسا ويجذب المشابك الأخرى ؟

• أ) لأن المشبك يصبح مشحوناً كهربائياً ويجذب المشابك الأخرى.
• ب) لأن المغناطيس ينقل جزءاً من كتلته المغناطيسية إلى المشبك، فيصبح جاذباً.
• ج) لأن المشبك يُستقطب بالمغناطيسية الحثية ويتحول إلى مغناطيس مؤقت، مما يمكنه من جذب مشابك أخرى.
• د) لأن المشبك يبرد بسرعة عند ملامسة المغناطيس، مما يجعله يجذب الأجسام المعدنية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن المشبك يُستقطب بالمغناطيسية الحثية ويتحول إلى مغناطيس مؤقت، مما يمكنه من جذب مشابك أخرى.

الشرح: 1. الحديد مادة مغناطيسية قابلة للمغنطة. 2. عند ملامسة المغناطيس الدائم، يحدث استقطاب بالحث للمشبك. 3. ينتظم المجال المغناطيسي لذرات الحديد في اتجاه المجال الخارجي. 4. يصبح المشبك مغناطيساً مؤقتاً يجذب الأجسام الحديدية الأخرى.

تلميح: تذكر خاصية المواد المغناطيسية عند تعرضها لمجال مغناطيسي خارجي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

اشرح لماذا تزداد قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي عندما يكون داخل الملف قلب من الحديد؟

• أ) لأن الحديد يقلل من النفاذية المغناطيسية للوسط داخل الملف، مما يزيد من القوة.
• ب) لأن ذرات الحديد تتنافر مع المجال المغناطيسي الأولي للملف، مما يقويه.
• ج) لأن الحديد يستقطب بفعل المجال الأولي للملف وله نفاذية مغناطيسية عالية، مما يكثف ويعزز المجال المغناطيسي الكلي.
• د) لأن الحديد يستهلك جزءاً من الطاقة الكهربائية، مما يزيد من قوة المجال بشكل مباشر.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن الحديد يستقطب بفعل المجال الأولي للملف وله نفاذية مغناطيسية عالية، مما يكثف ويعزز المجال المغناطيسي الكلي.

الشرح: 1. الحديد مادة ذات نفاذية مغناطيسية عالية جداً مقارنة بالهواء. 2. عند إدخال قلب حديدي، تُستقطب ذرات الحديد بفعل المجال المغناطيسي للملف. 3. تترتب العزوم المغناطيسية لهذه الذرات وتضيف مجالاتها إلى المجال الأصلي. 4. هذا يؤدي إلى تضخيم وتكثيف خطوط المجال المغناطيسي الكلي وزيادة قوته.

تلميح: فكر في خصائص الحديد المتعلقة بالمغناطيسية، وتحديداً قدرته على تركيز خطوط المجال.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

توقع إذا كان المجال المغناطيسي للمغناطيس (أ) أكبر من المجال المغناطيسي للمغناطيس (ب) ثلاث مرات، وكان المغناطيس (أ) يؤثر في المغناطيس (ب) بقوة ١٠ نيوتن، فما مقدار القوة التي يؤثر بها المغناطيس (ب) في المغناطيس (أ)؟

• أ) ٣٠ نيوتن
• ب) ١٠ نيوتن
• ج) أقل من ١٠ نيوتن
• د) لا يمكن التحديد بناءً على المعطيات.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: ١٠ نيوتن

الشرح: 1. القوة المغناطيسية هي قوة تبادلية بين جسمين. 2. وفقاً لقانون نيوتن الثالث، لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس في الاتجاه. 3. إذا أثر المغناطيس (أ) بقوة ١٠ نيوتن على (ب)، فإن (ب) يؤثر على (أ) بنفس القوة. 4. اختلاف شدة المجال المغناطيسي لا يغير مقدار القوى المتبادلة بينهما.

تلميح: تذكر قانون نيوتن الثالث للحركة (الفعل ورد الفعل) الذي ينطبق على القوى المتبادلة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

توقع سلكان معزولان متلاصقان جنبًا إلى جنب ويسري فيهما تياران كهربائيان في الاتجاه نفسه. كيف تتغير القوة بينهما إذا عكست اتجاه التيارين فيهما معًا؟

• أ) تصبح القوة تنافرية ويزداد مقدارها.
• ب) تصبح القوة تنافرية ويبقى مقدارها كما هو.
• ج) تظل القوة تجاذبية ويقل مقدارها للنصف.
• د) لا تتغير القوة في مقدارها وطبيعتها (تجاذب).

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: لا تتغير القوة في مقدارها وطبيعتها (تجاذب).

الشرح: 1. عندما يمر تياران في سلكين متوازيين بنفس الاتجاه، تنشأ بينهما قوة تجاذب. 2. إذا تم عكس اتجاه التيارين معاً في كلا السلكين، فإن العلاقة النسبية لاتجاه التيارين لا تتغير (يبقيان في نفس الاتجاه بالنسبة لبعضهما). 3. لذلك، تبقى طبيعة القوة (تجاذب) ومقدارها كما هي.

تلميح: تذكر القاعدة الفيزيائية للقوة بين سلكين متوازيين، وماذا يحدث عندما يتم عكس اتجاه التيار في كليهما معاً.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

بالاستعانة بالجدول، ما نسبة عدد لفات الملف الابتدائي إلى عدد لفات الملف الثانوي في المحول (ع)؟

• أ) 1:2
• ب) 2:1
• ج) 3:6
• د) 1:3

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 1:2

الشرح: 1. من الجدول، عدد لفات الملف الابتدائي للمحول (ع) هو 3. 2. عدد لفات الملف الثانوي للمحول (ع) هو 6. 3. النسبة هي N_p : N_s = 3 : 6. 4. بتبسيط النسبة بقسمة الطرفين على 3، تصبح 1:2.

تلميح: استخرج عدد لفات الملف الابتدائي والثانوي للمحول (ع) من الجدول ثم بسّط النسبة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

إذا كان الجهد الداخل يساوي ٦٠ فولت، فما المحول من الجدول الذي يعطي جهدًا ناتجا مقداره ۱۲ فولت؟

• أ) المحول (س)
• ب) المحول (ص)
• ج) المحول (ع)
• د) المحول (ل)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: المحول (ص)

الشرح: 1. الجهد المطلوب هو خفض الجهد من 60 فولت إلى 12 فولت. 2. نسبة التحويل المطلوبة N_s / N_p = V_s / V_p = 12 / 60 = 1/5. 3. نبحث في الجدول عن المحول الذي تكون فيه نسبة N_s / N_p = 1/5. 4. للمحول (ص)، N_s = 2 و N_p = 10. إذن، N_s / N_p = 2 / 10 = 1/5. 5. وبالتالي، المحول (ص) هو الذي يعطي الجهد المطلوب.

تلميح: استخدم علاقة الجهد بنسبة عدد لفات الملف الثانوي إلى الابتدائي (V_s/V_p = N_s/N_p) لتحديد النسبة المطلوبة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط