الفيزياء

1. 1.

   تتصل مقاومتان 6.0 ohm و3.0 ohm على التوازي بمصدر مثالي 12 V. احسب المقاومة المكافئة والتيار الكلي إلى رقمين معنويين.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. لكل فرع جهد 12 V كاملاً فيكون التياران 2.0 A و4.0 A.
   2. يتفق مجموعهما مع قسمة جهد المصدر على المقاومة المكافئة.

   نقاط التصحيح

   • 1/R = 1/6.0 + 1/3.0.
   • R = 2.0 ohm.
   • التيار الكلي 6.0 A.

   ملاحظة الفاحص: يجب أن تكون المقاومة المكافئة للتوازي أصغر من أصغر مقاومة فرعية.

2. 2.

   يُشحن مكثف مثالي سعته 200 microfarad إلى 12.0 V. احسب شحنته وطاقته المخزنة إلى 3 أرقام معنوية.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. تضيف بادئة micro العامل 10^-6 قبل استخدام معادلات النظام الدولي.
   2. يرتفع جهد الشحن من الصفر لذا الطاقة المخزنة نصف QV لا QV.

   نقاط التصحيح

   • C = 2.00e-4 F وQ = CV.
   • Q = 0.00240 C.
   • الطاقة = CV^2/2 = 0.0144 J.

   ملاحظة الفاحص: ربّع الجهد في صيغة الطاقة لا في Q = CV.

3. 3.

   تعطي خلية جهداً طرفياً 5.40 V عند تيار 0.300 A و4.80 V عند 0.600 A. أوجد قوتها الدافعة الكهربائية ومقاومتها الداخلية بافتراض ثباتهما.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. يلغي طرح المعادلتين القوة الدافعة ويعزل مقدار ميل خط V-I.
   2. أعد إضافة الهبوط الداخلي إلى أي جهد طرفي؛ يستعيد القياسان 6.00 V.

   نقاط التصحيح

   • استخدم V = E - Ir للقياسين.
   • r = (5.40 - 4.80)/(0.600 - 0.300) = 2.00 ohm.
   • E = 5.40 + 0.300*2.00 = 6.00 V.

   ملاحظة الفاحص: المقاومة الداخلية سالب ميل V مقابل I لا V/I عند نقطة واحدة.

4. 4.

   يفرغ مكثف 100 microfarad جهده الابتدائي 10.0 V عبر مقاومة 20.0 kilohm. أوجد الجهد ومقدار التيار بعد 3.00 s بافتراض مكثف مثالي ومقاومة ثابتة، إلى 3 أرقام معنوية.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. يضمحل الجهد أسياً؛ استخدم الجهد الأصلي عاملاً أمام الأسّي.
   2. استخدم الجهد غير المقرب لحساب التيار ثم حوّل الأمبير إلى ملي أمبير.

   نقاط التصحيح

   • ثابت الزمن RC = 2.00 s.
   • V = 10.0e^(-3.00/2.00) = 2.23 V.
   • مقدار التيار V/R = 0.112 mA.

   ملاحظة الفاحص: الأس t/RC بلا أبعاد؛ حوّل الكيلو أوم والميكروفاراد أولاً.

5. 5.

   يغذي مصدر مثالي 12.0 V مقسم جهد: 2.00 kilohm فوق عقدة الخرج و4.00 kilohm تحتها إلى الأرضي. يُضاف حمل 4.00 kilohm من الخرج إلى الأرضي. أوجد جهد الخرج المحمّل وقدرة المصدر وقارن بالجهد دون حمل.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. الحمل على التوازي مع مقاومة المقسم السفلى فيقلل مقاومتها الفعالة.
   2. مجموع التوالي المحمّل 4.00 kilohm؛ يقسم النصفان المتساويان الجهد بالتساوي. دون حمل كانت النسبة السفلى 4/6.

   نقاط التصحيح

   • المكافئ السفلي 4.00 || 4.00 = 2.00 kilohm.
   • الخرج المحمّل 6.00 V وتيار المصدر 3.00 mA.
   • قدرة المصدر 0.0360 W وكان الخرج دون حمل 8.00 V.

   ملاحظة الفاحص: يغير الحمل نسبة المقسم فلا تستخدم الخرج غير المحمّل مجدداً.

6. 6.

   يتصل مكثف معزول 300 microfarad عند 12.0 V على التوازي بأطراف متناظرة مع مكثف غير مشحون 600 microfarad. أوجد الجهد النهائي ونقص الطاقة المخزنة. المكثفان مثاليان والتسرب مهمل ويُسمح بتبديد عابر في الأسلاك.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. يتقاسم الزوج المعزول شحنته الأصلية لا جهده الأصلي حتى يتساوى فرق الجهد عليهما.
   2. يُبدد نقص الطاقة خلال الحالة العابرة؛ ليس حفظ الطاقة الكهروستاتيكية قيداً مناسباً هنا.

   نقاط التصحيح

   • تُحفظ الشحنة الكلية: 300e-6*12.0 = (900e-6)V.
   • الجهد النهائي 4.00 V.
   • الطاقة الابتدائية 0.0216 J والنهائية 0.00720 J والنقص 0.0144 J.

   ملاحظة الفاحص: احفظ الشحنة عند إعادة التوزيع ولا تفرض ثبات طاقة المكثفات.

أسئلة تدريبية أصلية غير رسمية من SubjectScout، وليست أسئلة أوراق سابقة رسمية.