1- عدد الإلكترونات التي تعبر مقطع موصل في زمن قدره \((0.03 \text{ }\mu\text{s})\) عندما تكون شدة التيار الكهربائي المارة فيه \((2 \text{ mA})\) تساوي \((375 \times 10^6)\) إلكترون. شرح السؤال هذا السؤال يربط بين مفهوم التيار الكهربائي، الشحنة، والزمن، بالإضافة إلى معرفتك بشحنة الإلكترون الواحد. ابدأ بحساب كمية الشحنة الكلية، ثم استخدمها لإيجاد عدد الإلكترونات. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي(صح).لحساب عدد الإلكترونات، نتبع الخطوات التالية:تحويل الوحدات إلى النظام الدولي (SI):الزمن \((t) = 0.03 \text{ }\mu\text{s} = 0.03 \times 10^{-6} \text{ s} = 3 \times 10^{-8} \text{ s}\).شدة التيار \((I) = 2 \text{ mA} = 2 \times 10^{-3} \text{ A}\).حساب كمية الشحنة الكلية (Q) المارة خلال الموصل:نستخدم العلاقة \(Q = I \times t\). \(Q = (2 \times 10^{-3} \text{ A}) \times (3 \times 10^{-8} \text{ s}) = 6 \times 10^{-11} \text{ C}\).حساب عدد الإلكترونات (n):نعلم أن شحنة الإلكترون الواحد \((e) = 1.6 \times 10^{-19} \text{ C}\) (قيمة مطلقة، من الثوابت في بداية ورقة الامتحان). العلاقة بين الشحنة الكلية وعدد الإلكترونات هي \(Q = n \times e\). إذن، \(n = Q / e\). \[n = \frac{6 \times 10^{-11} \text{ C}}{1.6 \times 10^{-19} \text{ C/إلكترون}}\] \[n = \frac{6}{1.6} \times 10^{(-11 - (-19))} \text{ إلكترون}\] \[n = 3.75 \times 10^8 \text{ إلكترون}\]القيمة المحسوبة \(3.75 \times 10^8\) إلكترون هي نفسها \(375 \times 10^6\) إلكترون. إذن، العبارة صحيحة.للتفكير:إذا تضاعفت شدة التيار مع بقاء الزمن كما هو، كيف سيتغير عدد الإلكترونات المارة؟(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 1-2: الشحنة الساكنة والتيار الكهربائي، صفحة 32، العلاقة \(I = Q/t\). شحنة الإلكترون من الوحدة الأولى، الدرس 1-1: الظواهر الكهروستاتيكية، صفحة 13، أو من الثوابت العامة في بداية ورقة الامتحان)
2- أي الرسومات التالية تحقق قانون أوم: شرح السؤال قانون أوم يصف علاقة خطية مباشرة بين فرق الجهد وشدة التيار لموصل فلزي عند درجة حرارة ثابتة. أي رسم يمثل هذه العلاقة الخطية التي تبدأ من الصفر؟ الإجابة الصحيحة هيالرسم الذي يمثل خطًا مستقيمًا يمر بنقطة الأصل.ينص قانون أوم على أن شدة التيار \((I)\) المار في موصل فلزي تتناسب طرديًا مع فرق الجهد \((V)\) المسلط عبر طرفيه، عند ثبوت درجة الحرارة. رياضياً: \(V = IR\)، حيث \(R\) هي المقاومة وهي ثابتة للموصل الأومي.هذه العلاقة الخطية (\(V\) يتناسب طرديًا مع \(I\)) تمثل بيانياً بخط مستقيم يمر بنقطة الأصل (لأن عندما \(V=0\)، فإن \(I=0\)). ميل هذا الخط (إذا كان \(V\) على المحور الرأسي و \(I\) على المحور الأفقي) يمثل قيمة المقاومة \(R\).الخيارات الأخرى: المنحنيات (مثل تلك التي تشبه دالة الجذر التربيعي أو الدالة التربيعية) تمثل مواد غير أومية، حيث لا تكون العلاقة بين الجهد والتيار خطية. الخط الأفقي (فرق جهد ثابت) لا يمثل سلوك مقاومة تخضع لقانون أوم عند تغير التيار. للتفكير:أعط مثالاً لمكون كهربائي لا يخضع لقانون أوم، وصف شكل منحنى التيار-الجهد الخاص به.(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 4-2: المقاومة، فقرة "قانون أوم"، صفحة 41 وشكل 2-19)
3- أي من الرموز التالية يمثل رمز المنصهر: شرح السؤال الدوائر الكهربائية تستخدم رموزاً قياسية لتمثيل مكوناتها المختلفة. هذا السؤال يختبر معرفتك برمز أحد عناصر الحماية الهامة في الدوائر. الإجابة الصحيحة هي : الرموز الكهربائية القياسية المعروضة هي: الرمز الأول يمثلعمودًا كهربائيًا (خلية واحدة)أو مصدر جهد مستمر. الرمز الثاني يمثلمقاومة ثابتة. الرمز الثالث يمثلمنصهرًا (فيوز). وهو عبارة عن مستطيل يمر من خلاله خط أفقي يمثل السلك الذي ينصهر. الرمز الرابع يمثلمصباحًا كهربائيًا. المنصهر هو جهاز أمان يستخدم لحماية الدوائر الكهربائية من التيارات الزائدة. يحتوي على سلك ينصهر وينقطع عند تجاوز التيار لقيمة محددة، مما يوقف تدفق التيار ويمنع تلف الأجهزة أو حدوث حرائق.للتفكير:ارسم الرمز الكهربائي لمفتاح كهربائي مفتوح ومفتاح كهربائي مغلق.(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 2-2: الرموز الكهربائية، جدول 2-1، صفحة 34)
4- مقاومة (R) يمر بها تيار كهربائي \((8 \text{ A})\) وفرق الجهد بين طرفيها \((20 \text{ V})\) فإذا مر التيار لمدة \((30 \text{ s})\) فإن المقاومة (R) وكمية الشحنة (Q) تساوي: (تم تعديل قيمة التيار إلى 8A في نص السؤال بناءً على المناقشة السابقة) شرح السؤال هذا السؤال يتطلب تطبيق قانونين أساسيين في الكهرباء: قانون أوم لحساب المقاومة، والعلاقة بين التيار والشحنة والزمن لحساب كمية الشحنة. انتبه إلى قيمة التيار المعطاة. \(0.4 \Omega ، 240 \text{ C}\) \(2.5 \Omega ، 240 \text{ C}\) \(2.5 \Omega ، 120 \text{ C}\) \(50 \Omega ، 12 \text{ C}\) الإجابة الصحيحة هي(\(2.5 \Omega ، 240 \text{ C}\)).خطوات الحل (باعتماد التيار \(8 \text{ A}\)):حساب المقاومة (R):نستخدم قانون أوم: \(V = IR\). إذن، \(R = V / I\). المعطيات: \(V = 20 \text{ V}\)، \(I = 8 \text{ A}\). \(R = 20 \text{ V} / 8 \text{ A} = 2.5 \Omega\).حساب كمية الشحنة (Q):نستخدم العلاقة بين التيار والشحنة والزمن: \(I = Q / t\). إذن، \(Q = I \times t\). المعطيات: \(I = 8 \text{ A}\)، \(t = 30 \text{ s}\). \(Q = 8 \text{ A} \times 30 \text{ s} = 240 \text{ C}\).إذن، المقاومة (R) تساوي \(2.5 \Omega\) وكمية الشحنة (Q) تساوي \(240 \text{ C}\).للتفكير:ما هي القدرة الكهربائية المستهلكة في هذه المقاومة؟ وما هي الطاقة الكهربائية المستهلكة خلال \(30 \text{ s}\)؟(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 4-2: المقاومة، صفحة 39، تعريف المقاومة \(R=V/I\)\؛ والدرس 1-2: الشحنة الساكنة والتيار الكهربائي، صفحة 32، العلاقة \(I=Q/t\))
