حل كتاب الفيزياء 2-3 ثالث ثانوي مسارات الفصل الدراسي الثاني 1447

المملكة العربية السعودية، وزارة التعليم، Ministry of Education، الفيزياء 2-3

التعليم الثانوي - نظام المسارات

السنة الثالثة، قام بالتأليف والمراجعة، فريق من المتخصصين

قررت وزارة التعليم تدريس

هذا الكتاب وطبعه على نفقتها

توزع مجاناً ولا يباع

الفصل، الكهرباء التيارية، Current Electricity، سيوين

ما الذي ستتعلمه في هذا

الفصل؟

• توضيح تحوّلات الطاقة في الدوائر

الكهربائية

. حل مسائل تتضمن التيار الكهربائي

وفرق الجهد والمقاومة

. رسم دوائر كهربائية بسيطة.

الأهمية

يعتمد مبدأ عمل الأدوات والأجهزة

الكهربائية التي تستعملها على مقدرة الدوائر الكهربائية فيها على نقل الطاقة الناتجة عن فرق الجهد، ومن ثم إنجاز

شغل

أسلاك نقل القدرة تنتشر شبكة أسلاك نقل الطاقة الكهربائية في طول البلاد وعرضها لنقل الطاقة إلى الأماكن التي تحتاج إليها. وتتم عملية النقل هذه عند فروق جهد كبيرة، تصل غالبًا إلى

.500,000 V، فكر ◄

تكون فروق الجهد (الفولتيات) في أسلاك نقل الطاقة يتيح نقل الطاقة عند جهود كبيرة جدا

الكهربائية كبيرة جدًّا، بحيث لا يمكن استخدامها توصيل القدرة الكهربائية مع فقدان كميات بصورة آمنة في المنازل والشركات. فلماذا تستخدم مثل هذه الفولتيات الكبيرة في أسلاك نقل الطاقة؟ قليلة منها ، ويسمح باستخدام أسلاك نقل ذات

سمك مناسب مما يتيح التحكم فيها. وللمزيد من المعلومات حول نقل الطاقة الكهربائية

تجربة استهلالية، رابط

هل يمكنك إنارة مصباح كهربائي؟

التحليل

سؤال التجربة إذا أُعطيت سلكا وبطارية ومصباحًا، فهل كيف يمكنك معرفة ما إذا كان التيار الكهربائي يسري في

يمكنك إنارة المصباح ؟

الخطوات 2

الدائرة أم لا؟ وما العلاقة المشتركة بين رسومك الخاصة والمصباح المضيء؟ وما العلاقة المشتركة بين رسومك الخاصة والمصباح غير المضيء؟ وفقا لملاحظاتك، ما

.1 احصل من معلمك على مصباح كهربائي وسلك الشروط التي يجب توافرها لكي يضيء المصباح؟

وبطارية، ثم حاول إيجاد الطرائق الممكنة لإنارة المصباح. تحذير: السلك حاد، وقد يجرح الجلد، كما التفكير الناقد ما الذي يؤدي إلى سريان الكهرباء في المصباح؟

أنه يسخن إذا وصلت نهايتاه بقطبي بطارية. 2. أنشئ رسمًا تخطيطيا لطريقتين يُمكنك بهما إنارة المصباح. تأكد من كتابة أسماء الأجزاء؛ البطارية والسلك والمصباح على الر

3. أنشئ رسما تخطيطيًا لثلاث طرائق على الأقل لا يمكنك

استعمالها في إنارة المصباح.

الاجابة في الصفحة التالية 1

1-1 التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية Current and Circuits

ALYSED COM، تفني بل

تتحول إلى أشكال أخرى بسهولة. فهناك أمثلة كثيرة على ذلك؛ ففي تساعدك الأنوار على القراءة، كما يعتمد عمل الحواسيب على الكهرباء. أما خارج المنزل فمصابيح إنارة الشوارع والإشارات الضوئية تستخدم تدفق الشحنات الكهربائية. وستتعلم في هذا الفصل كيف يرتبط فرق الجهد، والمقاومة، والتيار معًا، وستتعرّف أيضًا القدرة الكهربائية وتحولات الطاقة. تعلم أن للماء المتدفق من أعلى شلال طاقة وضع وطاقة حركية. ورغم توافر كمية كبيرة من طاقتي الوضع والحركة الطبيعيتين في بعض المصادر الطبيعية كما في الشلالات وموجات البحر مثلا، وبسبب بعد هذه المصادر عن مناطق السكن والمصانع فنضطر إلى نقلها بكفاءة. وتعدّ الطاقة الكهربائية الوسيلة الأمثل لنقل كميات كبيرة من الطاقة مسافات كبيرة دون فقد جزء كبير منها . وتتم عملية النقل هذه عادة عند فروق جهد كبيرة عبر أسلاك نقل القدرة، كتلك الموضحة في الصفحة السابقة. وعندما تصل هذه الطاقة إلى المستهلك يُمكن تحويلها بسهولة إلى شكل آخر، أو مجموعة أشكال أخرى، منها: الطاقة الصوتية، والطاقة الضوئية، والطاقة الحرارية، والطاقة الحركية.

الأهداف

تصف الشروط اللازمة لسريان تيار كهربائي في

دائرة كهربائية

• توضح قانون أوم.
• تُصمّم دوائر كهربائية مغلقة.
• تُفرّق بين القدرة والطاقة في دائرة كهربائية.

المفردات، التيار الكهربائي، البطارية، حفظ الشحنة، المقاومة الكهربائية، التوصيل على التوالي

التيار الاصطلاحي الدائرة الكهربائية الأمبير

التوصيل على التوازي، وزارته التعليم 11

جربة إذا أُعطيت سلكا وبطارية ومصباحًا، فهل كيف يمكنك معرفة ما إذا كان التيار الكهربائي يسري في

1. احصل من معلمك على مصباح كهربائي وسلك الشروط التي يجب توافرها لكي يضيء المصباح؟

وبطارية، ثم حاول إيجاد الطرائق الممكنة لإنارة

2. أنشئ رسمًا تخطيطيًا لطريقتين يُمكنك بهما إنارة

المصباح تحذير: السلك حاد، وقد يجرح الجلد، كما التحليل يجب أن تكون الدائرة أنه يسخن إذا وصلت نهايتاه بقطبي بطارية. الكهربائية مغلقة مع وجود مصدر المصباح. تأكد من كتابة أسماء الأجزاء؛ البطارية للطاقة فيها لكي تتدفق الشحنة الكهربائية. وتمثل البطارية مصدر

والسلك والمصباح على الر

3. أنشئ رسما تخطيطيًا لثلاث طرائق على الأقل لا يمكنك الطاقة في هذه التجربة. ويكون أسفل

للهـ

قاعدة المصباح الكهربائي إحدى نقطتي التماس، أما جانب القاعدة من نقطة التماس الأخرى. فإذا لم

ALISED COM، فيكون

يكن هناك بطارية، أو إذا كانت الدائرة

التفكير الناقد ما الذي يؤدي إلى سريان الكهرباء في المصباح؟ مغلقة - إذا لم تمر أسلاك الدائرة

بنقطتي تماس المصباح الكهربائي -

التفكير الناقد تتدفق الشحنات الكهربائية من أحد قطبي البطارية خلال سلك التوصيل، ثم تتدفق عبر

فتيلة المصباح الكهربائي، ثم عبر سلك التوصيل الآخر إلى القطب الآخر

للبطارية، فلن يضيء. -

توليد التيار الكهربائي Producing Electric Current تعلمت سابقا أنه عند تلامس كرتين موصلتين تتدفق الشحنات من الكرة ذات الجهد الأعلى إلى الكرة ذات الجهد المنخفض، ويستمر التدفق حتى يتلاشى فرق الجهد بينهما. ويسمى المعدل الزمني لتدفق الشحنة الكهربائية التيار الكهربائي. ويوضح الشكل 1-1 لوحين موصلين A و B ، تم توصيلها بسلك موصل C. ولأن جهد B أكبر من جهد A فإن الشحنات تتدفق من B إلى A عبر السلك .C. ويسمّى تدفق الشحنات الموجبة التيار الاصطلاحي. ويتوقف التدفق عندما يصبح فرق الجهد بين A و B و C صفرًا. ويمكنك المحافظة أو الإبقاء على وجود فرق جهد كهربائي بين A و B عن طريق ضخ جسيمات مشحونة من اللوح A لتعود إلى اللوح B، كما هو موضح في الشكل 1-1b. ولأن المضخة مصدر الجهد) تعمل على زيادة طاقة الوضع الكهربائية للشحنات فإنها تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي حتى تعمل . ولهذه الطاقة مصادر متنوعة؛ فمثلًا تعد الخلية الفولتية، أو الخلية الجلفانية (البطارية الجافة الشائعة)، أحد هذه المصادر المألوفة؛ إذ تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. وعند وصل عدة خلايا جلفانية معًا يتشكل ما يسمى البطارية. وهناك مصدر آخر للطاقة الكهربائية، وهو خلية الفولتية الضوئية أو الخلية الشمسية، حيث تعمل هذه الخلية على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.

تسلين، ++++++، t، شحنات موجبة، ++، لا يسري تيار، يسري تيار، ( مضخة، شحنات)

الشكل 1-1 يُعرف التيار

الاصطلاحي بأنه تدفق الشحنات

الموجبة من اللوح الموجب إلى اللوح

السالب (a). ويضخ المولد الشحنات

الموجبة لتعود إلى اللوح الموجب مما

يؤدي إلى استمرار سريان التيار (b).

وفي أغلب الفلزات تتدفق الإلكترونات

ذات الشحنة السالبة من اللوح السالب

إلى اللوح الموجب مما يجعل الشحنات

الموجبة تبدو وكأنها تتحرك في الاتجاه

المعاكس

الدوائر الكهربائية Electric Circuits

تتحرك الشحنات الموضحة في الشكل 1-1 في مسار مغلق، بحيث تتحرك في دورة تبدأ من البطارية (المضخة)، ثم تصل إلى اللوح B من خلال الموصل ، وتصل بعد ذلك إلى اللوح A لتعود إلى المضخة مرة أخرى. وتسمى أي حلقة مغلقة أو مسار موصل يسمح بتدفق الشحنات الكهربائية الدائرة الكهربائية. وتحتوي الدائرة على بطارية مضخة للشحنات)، تعمل على زيادة طاقة الوضع الكهربائية للشحنات المتدفقة من A إلى B، كما تحتوي أيضًا على أداة تقلل من طاقة الوضع الكهربائية للشحنات المتدفقة من B إلى .A وتتحول عادة طاقة الوضع التي تفقدها الشحنات المتحركة (qV) بهذه الأداة إلى أشكال أخرى للطاقة. فمثلاً يعمل المحرك على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية، ويحوّل المصباح الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، وتحوّل المدفأة الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.

فدور البطارية هو تزويد الشحنات الكهربائية بطاقة تمكنها من التدفق في الدائرة مشكلة تيارا كهربائيًا.