تمرين شامل (اختيار من متعدد) اختر الإجابة الصحيحة. أي من المصطلحات التالية يمثل "الطاقة المحولة من أشكال غير كهربائية إلى شكل كهربائي لكل وحدة شحنة"؟ شرح السؤال ركز على اتجاه التحويل: (غير كهربائي $\rightarrow$ كهربائي). هذا يحدث فقط في المصدر (البطارية/المولد). فرق الجهد ($V$). القوة الدافعة الكهربائية ($E$). شدة التيار ($I$). القدرة الكهربائية ($P$). الإجابة الصحيحة: (القوة الدافعة الكهربائية $E$)التفسير العلمي:التعريف يصف عملية "خلق" الطاقة الكهربائية من مصادر أخرى (كيميائية في البطارية، ميكانيكية في المولد). هذه هي وظيفة المصدر، ونسمي هذا الجهد بالقوة الدافعة ($EMF$).لماذا الخيارات الأخرى خطأ؟فرق الجهد ($V$): يمثل العكس تماماً (تحويل الطاقة من كهربائية إلى حرارة أو ضوء).التيار ($I$): هو تدفق الشحنة وليس طاقة.💡 معلومة إثرائية: كلمة "قوة" في (EMF) هي تسمية تاريخية قديمة وغير دقيقة فيزيائياً، لأنها في الحقيقة "طاقة لوحدة شحنة" (جول/كولوم) وليست قوة ميكانيكية (نيوتن).(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 2-3 القوة الدافعة الكهربائية وفرق الجهد، ص 36) عند استخدام جهاز "الفولتمتر" لقياس فرق الجهد عبر مقاومة (حمل)، يجب توصيله: شرح السؤال الفولتمتر يقيس الفرق بين نقطتين (بداية ونهاية المقاومة). كيف نصل لهاتين النقطتين دون قطع السلك؟ على التوالي مع المقاومة. على التوازي مع المقاومة. مع الطرف الموجب فقط. لا يهم طريقة التوصيل. الإجابة الصحيحة: (على التوازي مع المقاومة)السبب الفيزيائي:التوصيل على التوازي يسمح للفولتمتر بملامسة طرفي المقاومة لقياس فرق الطاقة بينهما دون أن يقطع مسار التيار الأصلي.⚠️ ماذا لو وصلنا الفولتمتر على التوالي؟بما أن مقاومة الفولتمتر عالية جداً (تؤول للانهائية)، فإنه سيمنع مرور التيار في الدائرة (كأنه مفتاح مفتوح)، وبالتالي تتوقف الدائرة عن العمل وتصبح قراءة الجهد غير معبرة عن تشغيل الجهاز.(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 2-3 القوة الدافعة الكهربائية وفرق الجهد، ص 38) مركم (بطارية) قوته الدافعة الكهربائية هي $12 \, \text{V}$. إذا مرر تياراً بشدة $3 \, \text{A}$ لمدة $4 \, \text{hr}$. ما الطاقة الكلية التي تم إمدادها (بالجول)؟ شرح السؤال الطاقة = الجهد $\times$ الشحنة. احسب الشحنة أولاً ($Q = I \times t$). انتبه لتحويل الساعات إلى ثوانٍ. $12 \, \text{J}$ $144 \, \text{J}$ $518400 \, \text{J}$ $2073600 \, \text{J}$ الإجابة الصحيحة: ($518400 \, \text{J}$)خطوات الحل:تحويل الزمن: $t = 4 \, \text{hr} \times 3600 = 14400 \, \text{s}$.حساب الشحنة: $Q = I \times t = 3 \times 14400 = 43200 \, \text{C}$.حساب الطاقة: $W = E \times Q = 12 \times 43200 = 518400 \, \text{J}$.🚗 تطبيق عملي (بطارية السيارة):في الواقع، نستخدم وحدة "أمبير-ساعة" ($Ah$) لقياس سعة البطارية. سعة هذه البطارية هي $3\text{A} \times 4\text{h} = 12\text{Ah}$. هذه الطاقة ($0.5$ ميجا جول تقريباً) كافية لتشغيل مصباح السيارة الأمامي لعدة ساعات.(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 2-3 القوة الدافعة الكهربائية، ص 37) إذا سرت شحنة $3.75 \times 10^4 \, \text{C}$ خلال سخان كهربائي، وكانت كمية الطاقة الكهربائية المحولة إلى حرارة هي $9 \times 10^6 \, \text{J}$. احسب فرق الجهد عبر طرفي السخان. شرح السؤال الجهد هو "سعر" الشحنة. كم جول من الطاقة يدفعه كل كولوم واحد؟ ($V = W/Q$). $4.1 \times 10^2 \, \text{V}$ $240 \, \text{V}$ $375 \, \text{V}$ $120 \, \text{V}$ الإجابة الصحيحة: ($240 \, \text{V}$)الحل:$$V = \frac{W}{Q} = \frac{9 \times 10^6}{3.75 \times 10^4} = 240 \, \text{V}$$💡 ملاحظة واقعية:الرقم $240 \, \text{V}$ ليس عشوائياً؛ هذا هو الجهد المنزلي القياسي المستخدم في العديد من الدول (مثل ليبيا وبريطانيا). هذا يؤكد أن السخان جهاز منزلي يحول الطاقة الكهربائية إلى حرارية.(الوحدة الثانية: الكهرباء التيارية، الدرس 2-3 القوة الدافعة الكهربائية وفرق الجهد، ص 37)
