حلول الأسئلة

السؤال

يستخدم محرك الDC كلاً من الملف ذو القلب الحديدي والملف الموصول على التوالي معاً، عند تشغيله بوساطة تيار متردد تتغير القطبية في المجالين لحظياً، ولذلك تبقي قطبية المجال المغناطيسي دون تغير، وبذلك يصبح اتجاه الدوران ثابتاً.

 ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 22Ω و5w عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى؟

الحل

شاهد حلول جميع الاسئلة

حلول مراجعة عامة والتفكير الناقد والكتابة في الفيزياء

التقويم

مراجعة عامة:

80. عدد لفات الملف الابتدائي في محول مثالي رافع 500 لفة وعدد لفات الملف الثانوي 15000 لفة، إذا وصلت دائرة الملف الابتدائي بمولد تيار متناوب قوته الدافعة الكهربائية 120 v، فأجب عما يلي:

a. احسب القوة الدافعة الكهربائية في دائرة الملف الثانوي.

table attributes columnalign right columnspacing 1em end attributes row cell V subscript straight s over V subscript straight p equals N subscript straight s over N subscript straight p end cell row cell V subscript straight s equals fraction numerator V subscript straight p N with _ below subscript straight s over denominator N subscript straight p end fraction end cell row cell equals 3.6 cross times 10 cubed V end cell end table

b. إذا كان تيار دائرة الملف الثانوي يساوي 3 A، فاحسب تيار دائرة الملف الابتدائي.

table attributes columnalign right left right left right left right left right left right left columnspacing 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em end attributes row cell bold V subscript straight p bold I subscript straight p equals bold V subscript straight s bold I subscript straight s end cell row cell bold I subscript straight p equals fraction numerator bold V subscript bold S bold I subscript bold S over denominator bold V subscript straight p end fraction end cell row cell equals 9 cross times 10 straight A end cell end table

c. ما مقدار القدرة المسحوبة بواسطة دائرة الملف الابتدائي؟ وما مقدار القدرة التي تزودها دائرة الملف الثانوي؟

  • VpIp = 1.1 × 104W
  • VsIs = 1.1 × 104W

81. ما مقدار السرعة التي يجب أن يقطع فيها موصل طوله 0.2 m مجال مغناطيسي مقداره 2.5 T عمودياً عليه لتكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة فيه 10 v؟

EMF = BLv

bold v equals bold EMF over bold BL

= 20 m/s

82. ما مقدار السرعة التي يجب أن يتحرك بها موصلاً على مجال مغناطيسي مقداره طوله 50 cm عمودي 0.2 T لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية مقدارها 1 v؟

EMF = BLv

bold v equals bold EMF over bold BL

= 1 × 10

83. دائرة إنارة منزلية تعمل على جهد فعال مقداره 120 v، ما أكبر قيمة متوقعة للجهد في هذه الدائرة؟

Veff = (0.707) Vmax

V subscript max equals fraction numerator V subscript text eff  end text end subscript over denominator 0.707 end fractio

= 170 V

84. محمصة الخبز. تعمل محمصة خبز بتيار متناوب مقداره 5.2 A، ما أكبر قيمة للتيار في هذا الجهاز؟

Ieff = (0.707) Imax

bold I subscript max equals fraction numerator bold I subscript eff over denominator bold 0 bold. bold 707 end fraction

= 3.5 A

85. يحدث تلف للعزل في مكثف إذا تجاوز الجهد اللحظي المقدار 575 v، ما مقدار أكبر جهد متناوب فعال يمكن استخدامه في المكثف؟

407 = Veff = (0.707) Vmax

86. المنصهر الكهربائي. يعمل قاطع الدائرة المغناطيسي على فتح دائرته إذا بلغ التيار اللحظي فيها 21.25 A، ما مقدار أكبر تيار فعال يمكن أن يمر بالدائرة؟

Ieff = (0.707) Imax= 15.03 A

87. إذا كان فرق الجهد الكهربائي الداخل إلى محطة كهربائية فرعية يساوي 240000 فما النسبة بين عدد لفات المحول المستخدم إذا كان الجهد الخارج من المحطة يساوي 440 v؟

الابتدائي: الثانوي

1:545

88. يزود مولد تيار متناوب سخاناً كهربائياً بقدرة مقدارها 45 kw، فإذا كان جهد النظام يساوي 660 v فما القيمة العظمى للتيار المزود للنظام؟

  • Irms = 68 A
  • Ipeak = 96 A

89. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي خافض من 100 لفة، ويتكون الملف الثانوي من 10 لفات، فإذا وصل بالمحول مقاومة حمل قدرتها 2 kw فما مقدار التيار الفعال الابتدائي؟ افترض أن مقدار الجهد في الملف الثانوي يساوي 60 v.

  • Vs eff = 42.4 V
  • Is eff = 47A
  • Ip eff = 4.7 A

90. قدره محول 100 kw وكفاءته %98:

a. إذا استهلك الحمل الموصول به 98 kw فما مقدار القدرة الداخلة إلى المحول؟

  • Pout = 98 kW
  • Pin = 1×102 kW

b. ما مقدار أكبر تيار في الملف الابتدائي الضروري لجعل المحول يستهلك قدرته الفعالة؟ افترض أن v 600 = pv.

I = 200 A

91. يقطع سلك طوله 0.4 m عمودياً خطوط مجال مغناطيسي شدته 2 T بسرعة 8m/s.

a. ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك؟

EMF = BLv = 6.4 V

b. إذا كان السلك جزءاً من دائرة مقاومتها 6.4Ω فما مقدار التيار المار فيه؟

EMF = IR

I equals fraction numerator E M F over denominator R end fraction

= 1 A

92. يتحرك ملف سلكي طوله 7.5 m عمودياً على المجال المغناطيسي الأرضي بسرعة 5.5m/s، إذا كانت المقاومة الكلية للسلك 5x10-2Ω، فما مقدار التيار المار فيه؟ افترض أن المجال المغناطيس للأرض يساوي5x10-2T.

EMF = BLv
V = IR
EMF =V
IR = BLv

= 41 mA

93. القيمة العظمى للجهد المتناوب، الذي يطبق على مقاومه مقدارها 144Ω هي 1x102v ما مقدار القدرة التي يمكن أن تعطيها المقاومة الكهربائية؟

table attributes columnalign right left right left right left right left right left right left columnspacing 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em end attributes row cell P subscript max equals V squared over R end cell row cell equals 69.4 space straight W end cell end table

= 69.4 W

P subscript max over 2 equals 34.7 straight W يجب أن يستهلك المقاوم.

94. التلفاز. يستخدم محول رافع في أنبوب الأشعة المهبطية CRT في التلفاز لتحويل الجهد من 120 v إلى 48000 v، إذا كان عدد لفات الملف الثانوي للمحول 20000 لفة، وكان الملف يعطي تياراً مقداره 1 A فأجب عما يلي:

a. ما عدد لفات الملف الابتدائي؟

bold V subscript straight s over bold V subscript straight p equals bold N subscript straight s over bold N subscript straight p

N subscript p space equals space fraction numerator N subscript p space end subscript N subscript s over denominator v subscript s end fraction

= 50 لفة

b. ما مقدار التيار الداخل إلى الملف الابتدائي؟

table attributes columnalign right columnspacing 1em end attributes row cell bold V subscript straight p bold I subscript straight p equals bold V subscript straight s bold I subscript straight s end cell row cell bold I subscript straight p equals stack bold V subscript straight s bold I subscript straight s with _ below end cell row cell bold V subscript straight p end cell row cell equals bold 0 bold. bold 4 bold A end cell end table

التفكير الناقد:

95. تطبيق المفاهيم. افترض أن هناك معارضاً لقانون لنز يقول إن القوة تعمل على زيادة التغير في المجال المغناطيسي، لذلك عندما تحتاج إلى طاقة أكبر فإنه تلزمنا قوة أقل لتدوير المولد، فما قانون الحفظ الذي ينتهكه هذا القانون الجديد؟ وضح إجابتك.

هذا سينقض قانون حفظ الطاقة، وستنتج طاقة أكبر من الطاقة الداخلة. وينتج المولد في هذه الحالة طاقة من العدم، ولن يقتصر عمله على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، وهذا غير صحيح.

96. حلل. لا تصل كفاءة المحولات العملية إلى %100، اكتب تعبيراً يمثل كفاءة المحول بدلالة القدرة، إذا استخدم محول خافض كفاءته %92.5، وعمل على خفض الجهد في المنزل من 125 v إلى 28 v، وكان التيار المار في دائرة الملف الثانوي يساوي 25 A فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي؟

Ps = VsIs = 7 × 102 W

P subscript p equals fraction numerator 100 P subscript s over denominator e end fraction

= 757 W

97. حلل واستنتج. محول كهربائي كفاءته % 95 يزود ثمانية منازل، وكل منزل يشغل فرناً كهربائي يسحب تياراً مقداره 35 A بفرق جهد مقداره 240 v، ما مقدار القدرة التي تزود بها الأفران الثمانية؟ وما مقدار القدرة المستنفدة في المحول في صورة حرارة؟

Ps = VsIs = 67 kW

P subscript p equals fraction numerator 100 P subscript s over denominator e end fraction

= 71 kW

P = Pp-Ps = 4 kW

الكتابة في الفيزياء:

98. صممت الأجهزة الشائعة مثل المثقب الكهربائي بصورة مثالية بحيث يحتوي على محرك توالٍ ارجع إلى مكتبتك وبعض المصادر الأخرى لتوضح كيف يمكن لهذا النوع من المحركات استخدام تيار متناوب أو تيار مستمر.

متروك للطالب.

مراجعة تراكمية:

يستخدم محرك الDC كلاً من الملف ذو القلب الحديدي والملف الموصول على التوالي معاً، عند تشغيله بوساطة تيار متردد تتغير القطبية في المجالين لحظياً، ولذلك تبقي قطبية المجال المغناطيسي دون تغير، وبذلك يصبح اتجاه الدوران ثابتاً.

99. ما مقدار الشحنة على مكثف سعته 22μF عندما يكون فرق الجهد بين لوحيه 48 v؟

100. ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 22Ω و5w عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى؟

table attributes columnalign right columnspacing 1em end attributes row cell P equals V squared over R end cell row cell V equals 7.4 straight V end cell end table

101. احسب المقاومة المكافئة للمقاومات الموضحة في الشكل 27-2.

شكل

102. يتحرك الكترون بسرعه 2.1x106m/s عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.81 T، ما مقدار القوة المؤثرة في الالكترون؟ وما مقدار تسارعه علماً بأن كتلته 9.11x10-31kg.

F = Bqv = 2.7 × 10-13 N

F = ma

مشاركة الدرس

السؤال

يستخدم محرك الDC كلاً من الملف ذو القلب الحديدي والملف الموصول على التوالي معاً، عند تشغيله بوساطة تيار متردد تتغير القطبية في المجالين لحظياً، ولذلك تبقي قطبية المجال المغناطيسي دون تغير، وبذلك يصبح اتجاه الدوران ثابتاً.

 ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 22Ω و5w عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى؟

الحل

حلول مراجعة عامة والتفكير الناقد والكتابة في الفيزياء

التقويم

مراجعة عامة:

80. عدد لفات الملف الابتدائي في محول مثالي رافع 500 لفة وعدد لفات الملف الثانوي 15000 لفة، إذا وصلت دائرة الملف الابتدائي بمولد تيار متناوب قوته الدافعة الكهربائية 120 v، فأجب عما يلي:

a. احسب القوة الدافعة الكهربائية في دائرة الملف الثانوي.

b. إذا كان تيار دائرة الملف الثانوي يساوي 3 A، فاحسب تيار دائرة الملف الابتدائي.

c. ما مقدار القدرة المسحوبة بواسطة دائرة الملف الابتدائي؟ وما مقدار القدرة التي تزودها دائرة الملف الثانوي؟

  • VpIp = 1.1 × 104W
  • VsIs = 1.1 × 104W

81. ما مقدار السرعة التي يجب أن يقطع فيها موصل طوله 0.2 m مجال مغناطيسي مقداره 2.5 T عمودياً عليه لتكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة فيه 10 v؟

EMF = BLv

bold v equals bold EMF over bold BL

= 20 m/s

82. ما مقدار السرعة التي يجب أن يتحرك بها موصلاً على مجال مغناطيسي مقداره طوله 50 cm عمودي 0.2 T لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية مقدارها 1 v؟

EMF = BLv

bold v equals bold EMF over bold BL

= 1 × 10

83. دائرة إنارة منزلية تعمل على جهد فعال مقداره 120 v، ما أكبر قيمة متوقعة للجهد في هذه الدائرة؟

Veff = (0.707) Vmax

= 170 V

84. محمصة الخبز. تعمل محمصة خبز بتيار متناوب مقداره 5.2 A، ما أكبر قيمة للتيار في هذا الجهاز؟

Ieff = (0.707) Imax

bold I subscript max equals fraction numerator bold I subscript eff over denominator bold 0 bold. bold 707 end fraction

= 3.5 A

85. يحدث تلف للعزل في مكثف إذا تجاوز الجهد اللحظي المقدار 575 v، ما مقدار أكبر جهد متناوب فعال يمكن استخدامه في المكثف؟

407 = Veff = (0.707) Vmax

86. المنصهر الكهربائي. يعمل قاطع الدائرة المغناطيسي على فتح دائرته إذا بلغ التيار اللحظي فيها 21.25 A، ما مقدار أكبر تيار فعال يمكن أن يمر بالدائرة؟

Ieff = (0.707) Imax= 15.03 A

87. إذا كان فرق الجهد الكهربائي الداخل إلى محطة كهربائية فرعية يساوي 240000 فما النسبة بين عدد لفات المحول المستخدم إذا كان الجهد الخارج من المحطة يساوي 440 v؟

الابتدائي: الثانوي

1:545

88. يزود مولد تيار متناوب سخاناً كهربائياً بقدرة مقدارها 45 kw، فإذا كان جهد النظام يساوي 660 v فما القيمة العظمى للتيار المزود للنظام؟

  • Irms = 68 A
  • Ipeak = 96 A

89. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي خافض من 100 لفة، ويتكون الملف الثانوي من 10 لفات، فإذا وصل بالمحول مقاومة حمل قدرتها 2 kw فما مقدار التيار الفعال الابتدائي؟ افترض أن مقدار الجهد في الملف الثانوي يساوي 60 v.

  • Vs eff = 42.4 V
  • Is eff = 47A
  • Ip eff = 4.7 A

90. قدره محول 100 kw وكفاءته %98:

a. إذا استهلك الحمل الموصول به 98 kw فما مقدار القدرة الداخلة إلى المحول؟

  • Pout = 98 kW
  • Pin = 1×102 kW

b. ما مقدار أكبر تيار في الملف الابتدائي الضروري لجعل المحول يستهلك قدرته الفعالة؟ افترض أن v 600 = pv.

I = 200 A

91. يقطع سلك طوله 0.4 m عمودياً خطوط مجال مغناطيسي شدته 2 T بسرعة 8m/s.

a. ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك؟

EMF = BLv = 6.4 V

b. إذا كان السلك جزءاً من دائرة مقاومتها 6.4Ω فما مقدار التيار المار فيه؟

EMF = IR

I equals fraction numerator E M F over denominator R end fraction

= 1 A

92. يتحرك ملف سلكي طوله 7.5 m عمودياً على المجال المغناطيسي الأرضي بسرعة 5.5m/s، إذا كانت المقاومة الكلية للسلك 5x10-2Ω، فما مقدار التيار المار فيه؟ افترض أن المجال المغناطيس للأرض يساوي5x10-2T.

EMF = BLv
V = IR
EMF =V
IR = BLv

= 41 mA

93. القيمة العظمى للجهد المتناوب، الذي يطبق على مقاومه مقدارها 144Ω هي 1x102v ما مقدار القدرة التي يمكن أن تعطيها المقاومة الكهربائية؟

= 69.4 W

P subscript max over 2 equals 34.7 straight W يجب أن يستهلك المقاوم.

94. التلفاز. يستخدم محول رافع في أنبوب الأشعة المهبطية CRT في التلفاز لتحويل الجهد من 120 v إلى 48000 v، إذا كان عدد لفات الملف الثانوي للمحول 20000 لفة، وكان الملف يعطي تياراً مقداره 1 A فأجب عما يلي:

a. ما عدد لفات الملف الابتدائي؟

bold V subscript straight s over bold V subscript straight p equals bold N subscript straight s over bold N subscript straight p

= 50 لفة

b. ما مقدار التيار الداخل إلى الملف الابتدائي؟

table attributes columnalign right columnspacing 1em end attributes row cell bold V subscript straight p bold I subscript straight p equals bold V subscript straight s bold I subscript straight s end cell row cell bold I subscript straight p equals stack bold V subscript straight s bold I subscript straight s with _ below end cell row cell bold V subscript straight p end cell row cell equals bold 0 bold. bold 4 bold A end cell end table

التفكير الناقد:

95. تطبيق المفاهيم. افترض أن هناك معارضاً لقانون لنز يقول إن القوة تعمل على زيادة التغير في المجال المغناطيسي، لذلك عندما تحتاج إلى طاقة أكبر فإنه تلزمنا قوة أقل لتدوير المولد، فما قانون الحفظ الذي ينتهكه هذا القانون الجديد؟ وضح إجابتك.

هذا سينقض قانون حفظ الطاقة، وستنتج طاقة أكبر من الطاقة الداخلة. وينتج المولد في هذه الحالة طاقة من العدم، ولن يقتصر عمله على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، وهذا غير صحيح.

96. حلل. لا تصل كفاءة المحولات العملية إلى %100، اكتب تعبيراً يمثل كفاءة المحول بدلالة القدرة، إذا استخدم محول خافض كفاءته %92.5، وعمل على خفض الجهد في المنزل من 125 v إلى 28 v، وكان التيار المار في دائرة الملف الثانوي يساوي 25 A فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي؟

Ps = VsIs = 7 × 102 W

P subscript p equals fraction numerator 100 P subscript s over denominator e end fraction

= 757 W

97. حلل واستنتج. محول كهربائي كفاءته % 95 يزود ثمانية منازل، وكل منزل يشغل فرناً كهربائي يسحب تياراً مقداره 35 A بفرق جهد مقداره 240 v، ما مقدار القدرة التي تزود بها الأفران الثمانية؟ وما مقدار القدرة المستنفدة في المحول في صورة حرارة؟

Ps = VsIs = 67 kW

P subscript p equals fraction numerator 100 P subscript s over denominator e end fraction

= 71 kW

P = Pp-Ps = 4 kW

الكتابة في الفيزياء:

98. صممت الأجهزة الشائعة مثل المثقب الكهربائي بصورة مثالية بحيث يحتوي على محرك توالٍ ارجع إلى مكتبتك وبعض المصادر الأخرى لتوضح كيف يمكن لهذا النوع من المحركات استخدام تيار متناوب أو تيار مستمر.

متروك للطالب.

مراجعة تراكمية:

يستخدم محرك الDC كلاً من الملف ذو القلب الحديدي والملف الموصول على التوالي معاً، عند تشغيله بوساطة تيار متردد تتغير القطبية في المجالين لحظياً، ولذلك تبقي قطبية المجال المغناطيسي دون تغير، وبذلك يصبح اتجاه الدوران ثابتاً.

99. ما مقدار الشحنة على مكثف سعته 22μF عندما يكون فرق الجهد بين لوحيه 48 v؟

100. ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 22Ω و5w عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى؟

table attributes columnalign right columnspacing 1em end attributes row cell P equals V squared over R end cell row cell V equals 7.4 straight V end cell end table

101. احسب المقاومة المكافئة للمقاومات الموضحة في الشكل 27-2.

شكل

102. يتحرك الكترون بسرعه 2.1x106m/s عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.81 T، ما مقدار القوة المؤثرة في الالكترون؟ وما مقدار تسارعه علماً بأن كتلته 9.11x10-31kg.

F = Bqv = 2.7 × 10-13 N

F = ma