نوع المحتوى

الفصل الثالث: الحث الكهرومغناطيسي

الفيزياء · الثالث الثانوي — الثانوية العامة
⚠️ أنت غير مسجل — يمكنك حل الاختبار لكن النتيجة لن تُحسب في نقاطك. سجل دخولك

1. تبنى فكرة عمل وتoperation معظم الأجهزة الكهربية كالمولدات والمحولات الكهربية على ظاهرة:

2. في تجربة فاراداي، ينحرف مؤشر الجلفانومتر المتصل بالملف لحظياً فقط عند:

3. تعتمد القوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة في ملف تبعاً لقانون فاراداي طردياً على كلٍّ من:

4. ملف يتكون من 200 لفة، تغير الفيض المغناطيسي الذي يقطعه بمعدل 0.03 Wb خلال زمن قدره 0.02 s، فإن مقدار متوسط القوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة فيه يساوي:

5. تدل الإشارة السالبة في الصيغة الرياضية لقانون فاراداي emf = - N (ΔΦm / Δt) على أن:

6. في الشكل المقابل، عند تقريب القطب الشمالي لمغناطيس من طرف ملف لولبي، فإن الطرف المواجه للمغناطيس يتولد به:

شكل السؤال

7. عند إبعاد القطب الشمالي لمغناطيس عن طرف ملف لولبي، ينشأ في وجه الملف المقابل للمغناطيس:

8. تُستخدم قاعدة اليد اليمنى لفليمنج لتحديد اتجاه:

شكل السؤال

9. عند تطبيق قاعدة اليد اليمنى لفليمنج، تشير السبابة والإبهام على الترتيب إلى اتجاهي:

10. تُقاس وحدة معامل الحث (سواء المتبادل أو الذاتي) بـ الهنري (Henry)، وهي تكافئ وحدة:

11. من العوامل التي يتوقف عليها معامل الحث المتبادل بين ملفين:

12. ملفان متجاوران ابتدائي وثانوي، معامل الحث المتبادل بينهما 0.4 H. إذا تغيرت شدة التيار في الملف الابتدائي من 10 A إلى 2 A خلال 0.08 s، فإن متوسط القوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة في الملف الثانوي تساوي:

13. يتولد في الملف الثانوي تيار مستحث وقوة دافعة كهربية مستحثة عكسية في الحالات الآتية ما عدا:

14. عند فتح دائرة الملف الابتدائي في تجربة الحث المتبادل، يتولد في الملف الثانوي:

15. في تجربة الحث المتبادل بين ملفين، إذا زادت مقاومة الريوستات المتصلة بالملف الابتدائي، فإن مؤشر الجلفانومتر في الملف الثانوي ينحرف في اتجاه يولد تياراً مستحثاً:

شكل السؤال

16. في دائرة الحث الذاتي لملف كهرومغناطيسي كبير متصل ببطارية ومفتاح ومصباح نيون، يُلاحظ عند فتح الدائرة:

شكل السؤال

17. يُعد التطبيق وأوضح مثال عملي على ظاهرة الحث المتبادل بين ملفين هو:

18. اذكر نص «قاعدة لنز» لتحديد اتجاه التيار الكهربي المستحث.

أظهر الإجابة
يكون اتجاه التيار الكهربي المستحث بحيث يعاكس التغير المسبب له.

19. علل: عند استقرار شدة التيار في الملف الابتدائي بعد غلق دائرته، ينعدم التيار المستحث في الملف الثانوي المكتنف له.

أظهر الإجابة
لأنه بعد استقرار التيار يثبت الفيض المغناطيسي، فينعدم التغير في خطوط الفيض (ΔΦm/Δt = 0) التي تقطع لفات الملف الثانوي وبالتالي تنعدم القوة الدافعة الكهربية المستحثة.

20. علل: تولد شرر كهربي بين طرفي المفتاح لحظة فتح دائرة ملف مغناطيسي قوي يحوي عدداً كبيراً من اللفات (ملف الحث الذاتي).

أظهر الإجابة
بسبب التلاشي السريع للتيار الكهربي والمجال المغناطيسي للملف، مما يؤدي إلى قطع لفات الملف لخطوط الفيض المتلاشية فتتولد قوة دافعة كهربية مستحثة طردية كبيرة جداً تسبب حدوث شرر كهربي عبر فجوة المفتاح.

21. يقاس معامل الحث الذاتي لملف بوحدة الهنري، والتي تكافئ:

22. يتطلب توهج مصباح النيون المتصل على التوازي مع ملف حث جهداً يصل إلى حوالي:

23. أي من العوامل التالية لا يتوقف عليه معامل الحث الذاتي لملف؟

24. تُستخدم التيارات الدوامية عملياً في:

25. سلك مستقيم طوله 0.5m يتحرك بسرعة منتظمة 4m/s عمودياً على مجال مغناطيسي منتظم كثافة فيضه 0.2T. تكون القوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة بين طرفيه مساوية:

26. تتولد قوة دافعة كهربية مستحثة عظمى بين طرفي سلك مستقيم يتحرك في مجال مغناطيسي عندما تكون الزاوية بين اتجاه سرعة حركة السلك واتجاه الفيض المغناطيسي مساوية:

27. تُصنع الفرشتان الملامستان لحلقتي الانزلاق في مولد التيار المتردد البسيط من مادة:

28. عندما يكون مستوى ملف الدينامو عمودياً على اتجاه خطوط الفيض المغناطيسي، فإن القوة الدافعة الكهربية المستحثة اللحظية المتولدة فيه تكون مساوية:

29. التردد القياسي للتيار المنزلي المذكور في الكتاب المدرسي يساوي:

30. ملف مولد كهربي بسيط يتكون من 100 لفة، مساحة مقطع كل منها 0.21m²، يدور بتردد 50Hz في مجال مغناطيسي كثافة فيضه 0.3T (باعتبار π = 22/7). ما القيمة اللحظية للقوة الدافعة الكهربية المستحثة عندما تكون الزاوية بين اتجاه السرعة وكثافة الفيض 30°؟

31. القيمة المتوسطة لشدة التيار المتردد الجيبي خلال دورة كاملة تساوي:

32. تُعرّف القيمة الفعالة للتيار المتردد بأنها شدة التيار المستمر (الموحد الاتجاه) الذي:

33. إذا كانت القيمة الفعالة لفرق الجهد المتردد هي 240V، فإن القيمة العظمى لفرق الجهد تساوي تقريباً:

34. لتحويل مولد التيار المتردد إلى مولد تيار موحد الاتجاه (مستمر)، يتم استبدال حلقتي الانزلاق بـ:

35. في مولد التيار موحد الاتجاه، تلامس الفرشتان الشقين العازلين بين نصفي الأسطوانة المشقوقة في اللحظة التي يكون فيها:

36. في الشكل المقابل، أثناء دوران ملف الدينامو دورة كاملة بدءاً من الوضع الرأسي (العمودي على الفيض)، تصل شدة التيار المستحث إلى نهايتها العظمى الموجبة عند زاوية دوران مساوية:

شكل السؤال

37. إذا كانت شدة التيار الفعالة في دائرة تيار متردد هي 10A، فإن النهاية العظمى لشدة التيار (I_max) تساوي:

38. عرّف الهنري (Henry) كما ورد في الكتاب المدرسي.

أظهر الإجابة
هو معامل الحث الذاتي لملف حين تتولد قوة دافعة مستحثة تساوي واحد فولت عندما يتغير التيار بمعدل أمبير واحد في الثانية.

39. اذكر تطبيقاً عملياً واحداً لكل من: 1) الحث الذاتي، 2) التيارات الدوامية.

أظهر الإجابة
1) الحث الذاتي: إضاءة مصباح الفلوروسنت. 2) التيارات الدوامية: صهر الفلزات في أفران الحث.

40. علل: يظل اتجاه التيار ثابتاً وموحداً في الدائرة الخارجية عند استخدام المقوم المعدني (الأسطوانة المشقوقة) بدلاً من حلقتي الانزلاق في الدينامو.

أظهر الإجابة
لأنه عندما يعكس التيار اتجاهه داخل الملف كل نصف دورة، يتبادل نصفا الأسطوانة المعدنية المعزولان موضعيهما مع الفرشتين، فتبقى إحدى الفرشتين دائماً قطباً موجباً والأخرى قطباً سالباً في الدائرة الخارجية فيظل اتجاه التيار ثابتاً.

41. للحصول على تيار كهربي موحد الاتجاه وثابت الشدة تقريباً من مولد التيار المستمر (DC generator)، يتم استخدام عدة ملفات بينها زوايا صغيرة مع تقسيم الأسطوانة المعدنية المجوفة إلى عدد من الأجزاء يساوي:

42. تعتمد فكرة عمل المحول الكهربي (Transformer) بصفة أساسية على ظاهرة:

43. يُصنع قلب المحول الكهربي من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السيليكوني معزولة عن بعضها، وذلك من أجل:

44. ما وظيفة القلب الحديدي في المحول الكهربي عند مرور تيار كهربي في الملف الابتدائي؟

45. في المحول الكهربي الرافع للجهد (المثالي)، تكون النسبة بين شدة تيار الملف الثانوي (Is) وشدة تيار الملف الابتدائي (Ip):

46. إذا أمكن خفض شدة التيار الكهربي في أسلاك النقل بواسطة محول رافع للجهد إلى (1 ÷ 100) من قيمته الأصلية، فإن الطاقة الكهربية المفقودة في الأسلاك كمقاومة تصل إلى:

47. تُستخدم المحولات الرافعة للجهد والمحولات الخافضة للجهد في شبكات نقل الطاقة الكهربية؛ حيث توضع المحولات:

48. يكون فرق الجهد المناسب لتشغيل مصابيح الإضاءة ومعظم الأجهزة الكهربية المنزلية على الملف الثانوي لمحولات مناطق التوزيع مساوياً:

49. للحد من فقد الطاقة الميكانيكية المستنفذة في تحريك جزيئات القلب الحديدي المغناطيسية بالمحول الكهربي، يُنصح بـ:

50. محول كهربي مثالي كفاءته 100%، يعمل على مصدر تيار متردد قوته الدافعة الكهربية 240V ويعطي تياراً شدته 4A وقوته الدافعة الكهربية 900V. ما شدة تيار المصدر المار بالملف الابتدائي؟

51. جرس كهربي مركب على محول كفاءته 80% يعطي 8V، إذا كانت القوة الدافعة الكهربية للمصدر في المنزل 220V وعدد لفات الملف الابتدائي 1100 لفة، فما عدد لفات الملف الثانوي (Ns)؟

52. محول كهربي كفاءته 80%، يتصل ملفه الابتدائي بجهد 220V ويمر به تيار شدته 0.1A، فإذا كان عدد لفات ملفه الابتدائي 1100 لفة وعدد لفات الثانوي 50 لفة، احسب شدة التيار في الملف الثانوي (Is):

53. الوظيفة الأساسية لمحرك التيار الكهربي المستمر (DC Motor) هي تحويل:

54. يستمر ملف محرك التيار المستمر في دورانه عند مروره بالوضع العمودي على خطوط الفيض رغم انعدام عزم الازدواج المغناطيسي بسبب:

55. ما الدور الذي يؤديه نصفا الأسطوانة المعدنية المعزولان (المبدل Commutator) في محرك التيار المستمر؟

56. تُعرف قاعدة لنز بأنها تحدد اتجاه التيار الكهربي المستحث بحيث:

57. يُعرّف الهنري (Henry) بأنه وحدة قياس معامل الحث الذاتي لملف تتولد فيه قوة دافعة كهربية حثية مقدارها 1V عندما يكون المعدل الزمني لتغير التيار فيه:

58. اذكر الأساس العلمي (فكرة العمل) المشترك بين المحرك الكهربي والجلفانومتر ذي الملف المتحرك.

أظهر الإجابة
عزم الازدواج المؤثر على ملف يمر به تيار كهربي موضوع في مجال مغناطيسي (تأثير القوى المغناطيسية المزدوجة المتولدة على أضلاع الملف).

59. كيف يمكن الاحتفاظ بعزم دوران ثابت عند النهاية العظمى في محرك التيار الكهربي المستمر أثناء الدوران؟

أظهر الإجابة
باستخدام عدة ملفات بين مستوياتها زوايا متساوية صغيرة، ويتصل طرف كل ملف بقطعتين متقابلتين من أسطوانة معدنية مشقوقة إلى عدد من القطع يساوي ضعف عدد الملفات، بحيث يلامس الفرشاتين الملف الذي في وضع أقصى عزم ازدواج.

60. ما النتيجة المترتبة على وضع قلب من الحديد المطاوع داخل ملف يقطع خطوط فيض مغناطيسي متغير؟

أظهر الإجابة
يعمل على تركيز خطوط الفيض المغناطيسي التي تقطع الملف، مما يزيد من القوة الدافعة الكهربية المستحثة وكذلك التيار المستحث.

61. وحدة قياس معامل الحث الذاتي (الهنري H) تكافئ:

62. تُصنع المقاومات القياسية من أسلاك ملفوفة لَفًّا مزدوجًا بغرض:

63. تزداد قدرة الموتور (المحرك الكهربي) على الدوران باستخدام:

64. تتناسب شدة التيار المار في ملفي المحول الكهربي مع عدد لفات الملف تناسبًا:

65. عند قطع التيار المار بالملف الابتدائي وهو بداخل الملف الثانوي، يتولد في الملف الثانوي:

66. تكون القوة الدافعة الكهربية المستحثة اللحظية المتولدة في ملف الدينامو نهاية عظمى عندما يكون مستوى الملف:

67. ساق من النحاس طولها 30 cm تتحرك عموديًّا على مجال مغناطيسي كثافة فيضه 0.8 T بسرعة 0.5 m/s. تكون القوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة فيها مساوية:

68. ملف تتولد فيه قوة دافعة كهربية مستحثة مقدارها 10 V عندما تتغير شدة التيار المار فيه بمعدل 40 A/s. فإن معامل الحث الذاتي للملف يساوي:

69. ملفان متقابلان معامل الحث المتبادل بينهما 0.1 H، هبطت شدة التيار في الملف الابتدائي من 4 A إلى الصفر في زمن 0.01 s. فإن القوة الدافعة الكهربية المستحثة في الملف الثانوي تساوي:

70. إذا كانت القيمة العظمى للتيار المتردد المتولد من دينامو هي 10 A، فإن القيمة الفعالة للتيار (Ieff) تساوي تقريبًا وفق المعادلة الواردة بالكتاب:

71. ملف عدد لفاته 80 لفة ومساحة مقطعه 0.2 m² وُضع عموديًّا في مجال مغناطيسي منتظم. فإذا دار الملف ربع دورة خلال زمن 0.5 s فتولدت قوة دافعة مستحثة متوسطة مقدارها 2 V، فإن كثافة الفيض المغناطيسي تساوي:

72. هوائي سيارة طوله 1 m يتحرك بسرعة 80 km/h في مسار متعامد على المركبة الأفقية للمجال المغناطيسي للأرض، فتولدت به ق.د.ك مستحثة مقدارها 4 × 10⁻⁴ V. تكون قيمة المركبة الأفقية لكثافة الفيض:

73. محول كهربي خافض للجهد كفاءته 90%، جهد ملفه الابتدائي 200 V وجهد ملفه الثانوي 9 V. فإذا كانت شدة تيار الملف الابتدائي 0.5 A وعدد لفات الملف الثانوي 90 لفة، فإن شدة تيار الملف الثانوي وعدد لفات الملف الابتدائي هما:

74. سلك مستقيم من ملف مولد كهربي طوله 0.4 m يتحرك في مجال كثافة فيضه 0.7 Tesla لتتولد فيه ق.د.ك مستحثة قدرها 1 V. تكون سرعة حركة السلك:

75. محول خافض يعمل على مصدر قوته الدافعة 2500 V ويعطي ملفه الثانوي تياراً شدته 80 A، والنسبة بين عدد لفات الابتدائي إلى الثانوي Np/Ns = 20، وكفاءة المحول 80%. تكون القوة الدافعة للثانوي وتيار الابتدائي هما:

76. تُحدد قاعدة لينز أن اتجاه القوة الدافعة الكهربية المستحثة والتيار المستحث يكون:

77. القاعدة المستخدمة لتحديد اتجاه التيار التأثيري المتولد في سلك مستقيم أو ملف الدينامو هي:

78. ما المقصود بـ «كفاءة المحول الكهربي»؟

أظهر الإجابة
هي النسبة بين الطاقة الكهربية التي نحصل عليها من الملف الثانوي إلى الطاقة الكهربية المعطاة للملف الابتدائي.

79. اذكر العوامل التي يتوقف عليها معامل الحث الذاتي لملف.

أظهر الإجابة
(أ) شكله الهندسي، (ب) عدد لفاته، (ج) المسافة بين اللفات، (د) سماحية القلب المغناطيسي.

80. علل: يصنع قلب المحول الكهربي من شرائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض.

أظهر الإجابة
للحد من التيارات الدوامية وتقليل الفقد في الطاقة الكهربية على شكل حرارة.