الفيزياء · الصف الثالث الثانوي
أسئلة: الحث الكهرومغناطيسي
27 سؤال اختيار من متعدد و15 سؤال مقالي بنموذج إجابة، لمراجعة درس «الحث الكهرومغناطيسي» من الفيزياء (الصف الثالث الثانوي). راجع الأسئلة أدناه، أو اختبر نفسك فورًا.
اختبار سريع من 10 أسئلة عشوائية من بنك الأسئلة أعلاه — تُخلط الأسئلة والاختيارات في كل مرة، فلن يتكرر الاختبار بنفس الترتيب.
اختيار من متعدد
يُعرَّف التدفق المغناطيسي المار خلال مساحة موضوعة داخل مجال مغناطيسي منتظم بالعلاقة:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة:
هذا هو تعريف التدفق المغناطيسي بدلالة المجال والمساحة والزاوية.
يكون التدفق المغناطيسي أعظميًا عندما تكون الزاوية بين المجال والعمود المقام على المساحة:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة:
عند فإن وهي القيمة العظمى.
ينعدم التدفق المغناطيسي عندما يكون المجال المغناطيسي:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: موازيًا لمستوى المساحة
عند فإن فينعدم التدفق.
ينص قانون فاراداي على أن القوة الدافعة الكهربية المستحثة في ملف مكوَّن من لفة تُعطى بالعلاقة:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة:
هذه هي صيغة قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.
القوة الدافعة الكهربية المستحثة في ملف تعتمد على:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: معدل تغيّر التدفق المغناطيسي خلاله لا على قيمته المطلقة
تدفق ثابت مهما كانت شدته لا يُحدث أي قوة دافعة كهربية.
ينص قانون لنز على أن اتجاه التيار المستحث يكون دائمًا بحيث:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: يعارض التغيّر الذي أحدثه في التدفق المغناطيسي المسبب له
هذا هو نص قانون لنز.
يُعَد قانون لنز صورة تطبيقية لـ:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: مبدأ حفظ الطاقة
لو عزز التيار المستحث التغيّر بدلًا من معارضته لتولّدت طاقة من العدم.
الإشارة السالبة في صيغة قانون فاراداي تُستخدم للتعبير رياضيًا عن:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: اتجاه القوة الدافعة الكهربية المستحثة وفق قانون لنز
الإشارة السالبة تربط قانون فاراداي بقانون لنز.
تعتمد القوة الدافعة الكهربية المستحثة في مولد كهربي على الزمن وفق العلاقة:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة:
هذا هو الشكل الجيبي للقوة الدافعة الكهربية المستحثة في المولد.
القيمة العظمى للقوة الدافعة الكهربية المستحثة في مولد كهربي (ملف لفة، مساحة ، مجال ، سرعة زاوية ) تُعطى بالعلاقة:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة:
هذه هي صيغة القيمة العظمى للقوة الدافعة الكهربية المستحثة في المولد.
تكون القوة الدافعة الكهربية المستحثة في المولد عظمى عندما يكون مستوى الملف:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: موازيًا لاتجاه المجال المغناطيسي
عندها يكون معدل تغيّر التدفق أقصى ما يمكن.
تنعدم القوة الدافعة الكهربية المستحثة لحظيًا في المولد عندما يكون مستوى الملف:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: عموديًا على المجال المغناطيسي (التدفق أعظمي)
عندما يكون التدفق أعظميًا يكون معدل تغيّره صفرًا فتنعدم القوة الدافعة الكهربية لحظيًا.
تُعرف القوة الدافعة الكهربية المستحثة في ملف بسبب تغيّر التيار المار فيه هو نفسه بـ:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: الحث الذاتي
هذا هو تعريف الحث الذاتي.
تُعطى القوة الدافعة الكهربية الناتجة عن الحث الذاتي في ملف بالعلاقة:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة:
هذه هي صيغة القوة الدافعة الكهربية للحث الذاتي.
وحدة قياس معامل الحث الذاتي هي:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: الهنري
الهنري هو وحدة قياس معامل الحث الذاتي.
تُستفاد التيارات الدوامية المستحثة في قطعة معدنية في:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: أفران الحث لصهر الفلزات
فتتولد التيارات عند تغير الفيض الذي يخترق القطعة المعدنية.
يُصنع القلب الحديدي للمحول من شرائح رقيقة معزولة لكي:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: يقل فقد الطاقة بسبب التيارات الدوامية
وهو يركز الفيض ليقطع الملف الثانوي.
سلك طوله 0.5 م يتحرك بسرعة 4 م/ث عموديًا على مجال مغناطيسي منتظم كثافة فيضه 0.2 تسلا. القوة الدافعة المستحثة فيه:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 0.4 فولت
.
ملف معامل حثه الذاتي 0.6 هنري ارتفع تياره من صفر إلى 3 أمبير في 0.05 ثانية. القوة الدافعة المستحثة ذاتيًا:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 36 فولت
.
ملف مكوَّن من 150 لفة تغيّر التدفق المغناطيسي المار خلال كل لفة منه من ويبر إلى ويبر خلال زمن مقداره 0.05 ثانية. أوجد مقدار القوة الدافعة الكهربية المستحثة.
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 9 فولت
فولت.
تتولد قوة دافعة مستحثة في ملف عند تحريك مغناطيس بالقرب منه لأن:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: عدد خطوط الفيض التي تقطع الملف يتغير
والقوة الدافعة تتناسب مع المعدل الزمني لقطع خطوط الفيض وعدد لفات الملف.
محول يعمل على جهد ابتدائي 220 فولت وعدد لفات ابتدائيه 1100 ولفات ثانويه 50. جهد الثانوي:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 10 فولت
فولت (خافض).
محول كفاءته 100% يرفع الجهد إلى ثلاثة أمثاله. نسبة تيار الثانوي إلى تيار الابتدائي:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 1/3
لأن القدرة ثابتة فيقل التيار بنفس نسبة زيادة الجهد.
يُفضل رفع الجهد عند محطة التوليد قبل نقل الطاقة لأن ذلك:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: يقلل التيار في أسلاك النقل فيقل الفقد الحراري
فالفقد يتناسب مع .
محول يعطي في ثانويه 12 فولت و5 أمبير ويسحب ابتدائيه 220 فولت و0.3 أمبير. كفاءته تقارب:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 90.9%
.
الجهد الفعال لتيار متردد 220 فولت. نهايته العظمى تقارب:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 311 فولت
.
في المحرك الكهربي يتبدل نصفا الأسطوانة المشقوقة مع الفرشتين كل نصف دورة لكي:
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: ينعكس التيار في الملف فيستمر الدوران في الاتجاه نفسه
ويستمر الملف بالقصور الذاتي عند انعدام العزم.
أسئلة مقالية
عرّف التدفق المغناطيسي، واكتب قانونه مع تعريف رموزه، وحدد حالتي القيمة العظمى والصفر له.
عرض نموذج الإجابة
التدفق المغناطيسي هو حاصل ضرب شدة المجال المغناطيسي في المساحة العمودية على اتجاهه: حيث التدفق المغناطيسي (بالويبر)، شدة المجال (بالتسلا)، مساحة السطح، و الزاوية بين اتجاه المجال والعمود المقام على المساحة. يكون التدفق أعظميًا عند (المجال عمودي على المساحة)، وينعدم عند (المجال موازٍ لمستوى المساحة).
اذكر نص قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، ووضح على ماذا تعتمد القوة الدافعة الكهربية المستحثة تحديدًا.
عرض نموذج الإجابة
ينص قانون فاراداي على أن القوة الدافعة الكهربية المستحثة في ملف مكوَّن من لفة تتناسب طرديًا مع معدل تغيّر التدفق المغناطيسي خلاله: وتعتمد هذه القوة الدافعة الكهربية على معدل تغيّر التدفق (أي سرعة تغيّره بالنسبة للزمن) لا على قيمة التدفق المطلقة؛ فتدفق ثابت مهما كانت شدته الكبيرة لا يُحدث أي قوة دافعة كهربية مستحثة.
اذكر ثلاث طرق عملية يمكن بها إحداث تغيّر في التدفق المغناطيسي المار خلال ملف موصل.
عرض نموذج الإجابة
يمكن إحداث التغيّر بتحريك مغناطيس بالقرب من الملف أو بإبعاده عنه، أو بتغيير شدة التيار المار في ملف مجاور له (فيتغيّر المجال المغناطيسي الناتج عنه)، أو بتدوير الملف نفسه داخل مجال مغناطيسي منتظم (كما في المولد الكهربي).
اذكر نص قانون لنز، ووضح علاقته بمبدأ حفظ الطاقة.
عرض نموذج الإجابة
ينص قانون لنز على أن اتجاه التيار المستحث الناتج عن الحث الكهرومغناطيسي يكون دائمًا بحيث يعارض (يقاوم) التغيّر الذي أحدثه في التدفق المغناطيسي المسبب له. يُعَد هذا القانون صورة تطبيقية لمبدأ حفظ الطاقة: فلو كان التيار المستحث يعزّز التغيّر بدلًا من معارضته، لتولّدت طاقة من العدم داخل الدائرة، وهو ما يخالف قوانين الفيزياء الأساسية.
وضّح المبدأ الفيزيائي لعمل المولد الكهربي، واكتب علاقتَي القوة الدافعة الكهربية اللحظية والعظمى فيه.
عرض نموذج الإجابة
يعتمد المولد الكهربي في مبدأ عمله على قانون فاراداي: عند تدوير ملف موصل بسرعة زاوية منتظمة داخل مجال مغناطيسي منتظم ، يتغيّر التدفق المغناطيسي المار خلاله بصورة جيبية مع الزمن، فتُستحث فيه قوة دافعة كهربية متغيرة جيبيًا أيضًا: حيث القيمة العظمى .
حدد وضعي الملف في المولد اللذين تكون عندهما القوة الدافعة الكهربية عظمى وصفرية، مع التعليل الفيزيائي لكل حالة.
عرض نموذج الإجابة
تكون القوة الدافعة الكهربية عظمى عندما يكون مستوى الملف موازيًا لاتجاه المجال المغناطيسي، لأن معدل تغيّر التدفق عندئذٍ يكون أقصى ما يمكن. وتنعدم القوة الدافعة الكهربية لحظيًا عندما يكون مستوى الملف عموديًا على المجال، لأن التدفق نفسه يكون عندئذٍ أقصى ما يمكن (أعظميًا)، فيكون معدل تغيّره عند هذه اللحظة بالذات صفرًا.
عرّف الحث الذاتي واكتب قانونه ووضح معنى الإشارة السالبة وما العوامل التي يعتمد عليها معامل الحث الذاتي.
عرض نموذج الإجابة
الحث الذاتي تولد قوة دافعة مستحثة في الملف نفسه عند تغير التيار المار فيه، . تدل الإشارة السالبة على أن القوة الدافعة تعاكس التغير المسبب لها (قاعدة لنز). ويعتمد على الشكل الهندسي للملف وعدد لفاته والمسافة بين لفاته ونفاذية القلب.
اشرح فكرة عمل المحول الكهربي واكتب علاقتي الجهد والتيار فيه.
عرض نموذج الإجابة
يعتمد على الحث المتبادل بين ملفين حول قلب من الحديد المطاوع: يولد التيار المتردد في الابتدائي فيضًا متغيرًا يقطع الثانوي فتتولد فيه قوة دافعة. ومن حفظ الطاقة . يكون رافعًا إذا زادت لفات الثانوي وخافضًا إذا قلت.
ملف مساحته 0.03 م² موضوع بحيث تصنع الزاوية بين اتجاه مجال مغناطيسي منتظم شدته 0.6 تسلا والعمود المقام على مستوى الملف زاوية مقدارها 60°. أوجد التدفق المغناطيسي المار خلاله. (خذ )
عرض نموذج الإجابة
باستخدام قانون التدفق المغناطيسي:
محول مثالي ابتدائيه 500 لفة وثانويه 2000 لفة وصل بمصدر 110 فولت وتياره 8 أمبير. احسب جهد الثانوي وتياره ونوعه.
عرض نموذج الإجابة
فولت. أمبير. وهو محول رافع للجهد.
ما الذي تعنيه كفاءة المحول؟ اذكر ثلاثة أسباب لفقد الطاقة فيه وكيف يُحد من كل منها.
عرض نموذج الإجابة
الكفاءة نسبة الطاقة من الثانوي إلى الطاقة المعطاة للابتدائي. الفقد: حرارة في الأسلاك (أسلاك قليلة المقاومة)، تيارات دوامية في القلب (شرائح معزولة من الحديد المطاوع)، وتحريك جزيئات القلب (حديد مطاوع سليكوني).
ملف من 200 لفة يتغير الفيض المار به من 0.005 ويبر إلى 0.001 ويبر في 0.02 ثانية. احسب القوة الدافعة المستحثة.
عرض نموذج الإجابة
فولت.
ملف مولد عدد لفاته 200 ومساحته 0.02 م² يدور بتردد 50 هرتز في مجال 0.25 تسلا. احسب النهاية العظمى للقوة الدافعة وقيمتها عندما تكون الزاوية 30°.
عرض نموذج الإجابة
فولت. وعند 30°: فولت.
وضّح كيف تتحول الطاقة في المولد الكهربي وفي المحرك الكهربي.
عرض نموذج الإجابة
المولد يحول الطاقة الميكانيكية إلى كهربية بدوران ملف في مجال مغناطيسي فتتولد قوة دافعة مستحثة. المحرك يحول الكهربية إلى ميكانيكية: ملف يمر به تيار في مجال يتأثر بازدواج يديره، ويعكس المقوم التيار كل نصف دورة لاستمرار الدوران.
قارن بين الحث المتبادل والحث الذاتي من حيث التعريف والقانون ووحدة القياس.
عرض نموذج الإجابة
المتبادل: تولد قوة دافعة في ملف بتغير تيار ملف مجاور . الذاتي: تولدها في الملف نفسه بتغير تياره . والوحدة في كليهما الهنري .