السابق
الحل
مادة فيزياء 3
التفكير الناقد :
78. تصميم النماذج ما مقدار الطاقة المخزنة في مكثف ؟ يعبر عن الطاقة اللازمة لزيادة فرق الجهد للشحنة q و بالعلاقة : E = qV ، ويحسب فرق الجهد في مكثف بالعلاقة : V= q / C . لذا فإنه كلما زادت الشحنة على المكثف يزداد فرق الجهد ، ومن ثم فإن الطاقة اللازمة لإضافة شحنة عليه تزداد . إذا استخدم مكثف سعته الكهربائية 1.0F بوصفه جهاز لتخزين الطاقة في حاسوب شخصي فمثل بيانية فرق الجهد V عند شحن المكثف بإضافة شحنة مقدارها C 5.0 إليه . ما مقدار فرق الجهد بين طرفي المكثف ؟ إذا كانت المساحة تحت المنحني تمثل الطاقة المخزنة في المكثف فأوجد هذه الطاقة بوحدة الجول ، وتحقق مما إذا كانت تساوي الشحنة الكلية مضروبة في فرق الجهد النهائي ، وضح اجابتك
الجهد :
الطاقة : E=0.5×5V×5C=13J
لا بيانيا ، الشحنة الكلية مضروبة في فرق الجهد النهائي تساوي ضعف المساحة تحت المنحني تماما ، وفيزيائيا هذا يعني ان كل كولوم يحتاج الي كمية الطاقة القصوي نفسها لتخزينها في المكثف . وفي الواقع تزداد كمية الطاقة اللازمة لاضافة كل شحنة كلما تراكمت الشحنة في المكثف
79. تطبيق المفاهيم يعمل فرن ميكروويف على فرق جهد 120V ، ويمر فيه تيار مقداره 12A ، إذا كانت كفاءته الكهربائية ( تحويل AC إلى أشعة ميكروويف ) % 75 ، وكفاءة تحويله أشعة الميكروويف إلى حرارة تستخدم في تسخين الماء أيضأ % 75 فأجب عما يلي :
أ- اشتق معادلة لمعدل الزيادة في درجة الحرارة ( T / s ) لمادة موضوعة في الميكروويف مستعينة بالمعادلة AQ = mC
T ، حيث تمثل
التغير في الطاقة الحرارية للمادة ، و m كتلتها ، و C حرارتها النوعية ، و
T التغير في درجة حرارتها .
پ . استخدم المعادلة التي توصلت إليها لإيجاد معدل الارتفاع في درجة الحرارة بوحدة سلسيوس لكل ثانية ، وذلك عند استخدام هذا الفرن لتسخين g 250 من الماء إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة .
ج- راجع حساباتك جيدة وانتبه إلى الوحدات المستخدمة ، وبين ما إذا كانت إجابتك صحيحة .
تختصر وحدة kg ووحدة J ، لينتج C / s
د . ناقش بصورة عامة الطرائق المختلفة التي يمكنك بها زيادة كفاءة تسخين الميكروويف ؟
من المحتمل إيجاد طريقة أخرى مختلفة لتحويل الطاقة الكهربانية إلى إشعاع تكون أكثر فاعلية ، ومن المحتمل تحسين عملية تحويل أشعة الميكروويف إلى طاقة حرارية عند استخدام ترددات مختلفة للإشعاع الكهرومغناطيسي
د . ناقش لماذا يجب عدم تشغيل أفران الميكروويف وهي فارغة ؟
الفرن الفارغ يعني أن طاقة الميكرويف ستتبدد في الفرن . وهذا قد يؤدي إلى مزيد من السخونة لأجزاء الفرن ، ومن ثم تلفها
80. تطبيقا المفاهيم تتراوج احجام مقاومة مقدارها 10 بين رأس دبوس الي وعاء حساء وضح ذلك
يحدد الحجم الفيزيائي للمقاوم حسب قدرتها فالمقاومات المقدرة عن 100W اكبر كثيرا من تلك المقدرة عند 1W
81. انشاء الرسوم البيانية واستخدامها الرسم البياني للصمام الثنائي الموضح في الشكل اكثر فائدة من رسم بياني مشابه لمقاوم يحقق قانون اوم وضح ذلك .
المنحني البياني فولت - أمبير للمقاوم الذي يحقق قانون أوم عبارة عن خد مستقيم ونادرا ما يكون ضروريا
الكتابة في الفيزياء :
82. هناك ثلاث أنواع من المعادلات التي تواجهها في العلوم : ( 1 ) التعريفات ، ( 2 ) القوانين ، ( 3 ) الاشتقاقات . ومن الأمثلة عليها : ( 1 ) الأمبير الواحد يساوي كولوم واحد لكل ثانية . ( 2 ) القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع . ( 3 ) القدرة الكهربائية تساوي مربع الجهد مقسوما على المقاومة . اكتب صفحة واحدة توضح فيها متى تكون العلاقة " المقاومة تساوي الجهد مقسوما على التيار " صحيحة . قبل أن تبدأ البحث في التصنيفات الثلاثة للمعادلات المعطاة أعلاه .
الأجهزة التي تحقق قانون أوم يتناسب هبوط الجهد فيها طرديا مع التيار المار في الجهاز ، وأن الصيغة الرياضية 1 / R = V ، وهي تعريف المقاومة ، مشتقة من قانون أوم
83. تتمدد المادة عند تسخينها . ابحث في العلاقة بين التمدد الحراري وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي
أسلاك نقل القدرة الكهربائية تصبح ساخنة بمقدار كاف لكي يتمدد وترتخي عندما يمر فيها تیارات كبيرة . وتصبح هذه الأسلاك المرتخية خطيرة إذا لامست أجساما أسفل منها ، كالأشجار أو خطوط قدرة أخرى .
مراجعة تراكمية
84. تبعد شحنة مقدارهاا +3.0×10.6C مسافة 2.0M عن شحنة اخري مقدارها 10-5 ×+6.0 احسب مقدار القوة المتبادلة بينهما
