اسئلة في الطاقة الكهربائية و المكثفات

ــليم ـــــــــــــة والتعــــــوزارة التربي ية ــــة التعليمــيمــــمنطقة رأس الخ

مدرسة رأس الخيمة للتعليم الثانوي

انطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة في

انثبني عشر انعهمي

/ 2016-2015/ األولانفصم انذراسي

انمذرس : زكريب إسمبعيم طبنب

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 1

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

/ الثاني الفصل العالقات والثوابت الفيزيائية / الطاقة الكهربائية والمكثفات

=

( )

( )

1𝝁

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 2

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

ين الكهربائيوالجهد الطاقة أ (

مناسبة لكل من العبارات التالية أوال : اختر التكملة ال

( على موصل كروي مشحون بشحنة موجبة نتجة qتؤثر شحنة نمطة سالبة ) 1- ولوعها بالمرب منه , كما هو مبن ف الشكل المجاور, إذا نملت الشحنة النمطة الماالنهاة فإن الجهد الكهربائ عند مركز الموصل:إلى

, مل , ال تؽر , زداد صبح صفرا

( ثم لس فرق 3.2cmف مجال كهربائ منتظم تم اختار نمطتن تمعان على أحد خطوط المجال, البعد بنهما ) 2- لمجال الكهربائ الذي تتواجد فه هاتان النمطتان ؟(, ما شدة ا4.8Vالجهد بنهما بوساطة فولتمتر فكان )

0.15V/m , 150V/m , 6.7x10-3V/m , 1.5V/m الجهد الكهربائ لموصل كروي مشحون ومعزول: 3-

زداد كلما زاد البعد عن المركز , تنالص كلما زاد البعد عن المركز زداد كلما زاد البعد عن المركز بدءا من السطح ,تنالص كلما زاد عن المركز بدءا من السطح

الكهربائ عندها ( من شحنة نمطة إذا كانت شدة المجال0.06mما الجهد الكهربائ عند نمطة تبعد مسافة ) 4-

350N/C ؟ 7.4 x103 V , 5.8x103 V , 21 V , 1.3 V

-5 ؟ اعتمادا على الشكل المجاور , أي من اآلت عتبر صححا > VB , EA= EB , VA= VB , EA < EB VA EA > EB ,VA= VB ,EA= EB ,VA< VB

عن مركز الموصل Bتبعد مثل بعد النمطة Aف الشكل المجاور, النمطة 6-

Bالمشحون المشحون بشحنة موجبة, إذا نمل إلكترون من النمطة الكروي : فإن ,Aإلى النمطة PEB= 2PEA ,VA=2 VB , PEA= 2PEB ,VA=2 VB

PEB= 2PEA ,VB=2 VA ,PEA= 2PEB ,VB=2 VA

: وضعها النهائة اتجاه المجال الكهربائ فإن طالةشؽل على شحنة سالبة بحث تحركت بعند بذل 7- ال تتؽر , تصبح صفرا تزداد , تمل , المجاورإحدى الجمل التالة ؼر صححة للموصل المخروط كما ف الشكل 8-

: الكتروستاتك والذي ف حالة اتزان المجال الكهربائ بداخله صفرا خطوط المجال بالمرب من سطحه عموده عله الجهد الكهربائ متساوي عند جمع نماط سطحه ال الكهربائ متساوي بالمرب من سطحه ممدار شدة المج

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 3

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

( (𝑞الشحنة نمل جب المجاور الشكل ف نةبالم األربع النماط من أي إلى 9-

؟ الكهربائة وضعها طالة تزداد لك الحال مولعها إلها من 1 , 2 , 3 , 4 تصل كروي موصل سطح من بالمرب موجبة نمطة شحنة وضعت 10-

؟ الحالة هذه ف الموصل على نطبك اآلت من أي , باألرض سطحه موجبة شحنة كتسب , سالبة شحنة كتسب سالب جهدا كتسب , موجب جهدا كتسب سلن بوساطة باألرض متصال كروا موصال المجاور الشكل ظهر 11-

الشحنة أبعدت ثم حفت ثم المفتاح أؼلك فإذا مفتوح, ومفتاح توصل الموصل؟ شحنة فما ( ) النمطة سالبة , موجبة

تحددها مكن ال , مشحون ؼر

مثل إلى عنها النمطة بعد بزادة ما نمطة عند سالبة نمطة شحنة عن الناتج الكهربائ الجهد تؽر عامل بأي 12- ؟ عله هو ما

2 ،

،

،4

وضعه ؟ طالة تزداد بنهما إلكترون انتمل إذا المجاور الشكل ف نمطتن أي 13-

c إلى b من , a إلى c من , c إلى a من , b إلى a من انيا : أجب عن األسئلة التالية ث

( موضوع 5.0cmالشكل التال بن موصل كروي مشحون نصؾ لطره ) - 14 ( 7.0x10-9C ) q1= ,q2= -3.0x10-9C+من الشحنتن النمطتن بالمرب ساوي صفرا (S)المؽلك الكل الذي جتاز السطحلكهربائ إذا علمت أن التدفك ا

. احسب الجهد الكهربائ للموصل والناشئ عن شحنته فمط

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 4

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

ف الشكل ( داخل مجال كهربائ منتظم كما a, b, dتمع النماط ) 15-

( فأجب عن الفمرتن التالتن: Va> Vbالمجاور, فإذا كان )

طالة الوضع الكهربائة لبروتون وضع عند النمطة لارن بنd ( a, bبطالة وضعه الكهربائة عند كل من النمطتن )

.حدد على الشكل اتجاه المجال الكهربائ ( فتمل طالة وضعه الكهربائة55N/C( باتجاه مجال كهربائ منظم شدته )0.06mتحرن جسم مشحون مسافة ) 16-

( 5.0x10-16Jبممدار )

.احسب كمة شحنة الجسم وما نوعها

( من طالة وضعها الكهربائة 2.0x10-9Cخسرت شحنة ممدارها ) 17- عند نملها ف مجال كهربائ منتظم من النمطة ( 4.2x10-8Jبممدار ) a إلى النمطةb الموضحتن ف الشكل المجاور, أجب عن اآلت :

جد فرق الجهد الكهربائ بن النمطتنa وb (Vb -Va . )

ذا نمل إلكترون من النمطة إm إلى النمطةb ؟ برر إجابتن . لكهربائةا اطرأ على طالة وضعه فماذا (: aإلى mالمرحلة )من -

: ( bإلى aمن المرحلة ) -

.اآلت الممارنة جدول أكمل , ظممنت كهربائ مجال ف وبروتون إلكترون وضع 18-

التجاه بالنسبة الجسيم حركة اتجاه الجسيم الكهربائي المجال

الجسيم وضع طاقة )تتغير ال ، تزداد تقل،(

الكترون

بروتون

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 5

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

بن الرسم البان المجاور تؽرات الجهد الكهربائ عند 19-

تمع ف مجال موصل كروي مشحون بتؽر بعدها نمطة كان الهواء حط بالموصل والنمطةالموصل إذا عن مركز اآلت فأجب عن

. احسب شحنة الموصل

احسب التؽر ف طالة الوضع الكهربائة لبروتون نمل من نمطة لربة جدا من سطح الموصل إلى نمطة أخرى تبعد من سطحه. 0.2mمسافة

( داخل مجال كهربائ منتظم شدته a, b, cتمع النماط ) -20 200N/C :كما ف الشكل المجاور, أجب عن الفمرتن اآلتتن

( احسب فرق الجهد الكهربائ بن النمطةb( والنمطة )c )

فسر تكون طالة الوضع الكهربائة إللكترون عند النمطةa تساوي . bطالة الوضع الكهربائة له عند النمطة

داخل مجال كهربائ منتظم كما ف ( a, b, c, dتمع النماط ) -21 : المجاور, أجب عما ل الشكل

أي النماط لها الجهد الكهربائ نفسه؟

فسر تكون طالة الوضع الكهربائة إللكترون عند النمطةC أكبر . aالوضع الكهربائة له عند النمطة من طالة

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 6

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

: اآلت الممارنة جدول أكمل .متماثلتن بشحنتن ومشحونان ن معزوال أدناه الشكل ف ن الموصال 22-

الممارنة

منهما كل سطح على الشحنات توزع

منهما كل سطح على الكهربائ الجهد

بهما المحط الكهربائ المجال

بالمرب من موصل كروي qالنمطة الشحنة وضعت -23

مبن هو ( كما ( m 0.05لطره نصؾ مشحون ؼر .المجاور الشكل ف

للنمطة الكهربائ الجهد احسب S

؟ سكتسبها الت الشحنة نوع ما منه, بالمرب النمطة الشحنة وجود أثناء باألرض الموصل توصل تم إذا إجابتن برر

( q2= 9.0x10-6C( و )q1= 6.0x10-6Cشحنتان نمطتان ) -24 وضعتا ف الفراغ كما ف الشكل المجاور.

( احسب الجهد الكهربائ عند النمطةa .)

( احسب طالة الوضع الكهربائة للشحنةq1 نتجة )( وجودها ف مجال الشحنةq2 . )

؟ ؟ لماذا هل وجد نمطة ف مجال الشحنتن ؼر الالنهاة كون الجهد الكهربائ الكل صفرا

( 3-احسب التؽر ف طالة شحنةx10-6C ( عندما تنمل من النمطة )a( إلى النمطة )b .)

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 7

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

المكثفاتالسعة الكهربائية وب (

ثالثا : اختر التكملة المناسبة لكل من العبارات التالية

: سحبت المادة العازلة بن صفحت مكثؾ مع ثبات فرق الجهد فإن الطالة المختزنة فه إذا -25 تزداد , تمل , ال تتؽر , تصبح صفرا

متاز المكثؾ الكهربائ المشحون عن البطارة الكهربائة بأنه: 26-

مكن إعادة شحنه عند تفرػ طالته , ال مكن إعادة شحنه عند تفرػ طالته مكن تفرػ طالته خالل فترة زمنة لصرة جدا مكن تفرػ طالته خالل فترة زمنة طولة ,

أي من الكمات التالة ال تساوي صفرا لموصل كروي ؼر مشحون ومعزول؟ 27-

, المجال الكهربائ عند نمطة لربة من سطحه الجهد الكهربائ عند نمطة على سطحه , طالة الوضع الكهربائة لبروتون عند نمطة على سطحه السعة الكهربائة للموصل

ا عند الضؽط على المفتاح الظاهر ف الشكل أي مما ل صحح 28-

والذي مثل جزءا من لوحة مفاتح الحاسوب ؟ ته الكهربائة تمل المساحة المشتركة بن صفحت المكثؾ فتمل سع تمل المسافة بن صفحت المكثؾ فتمل سعته الكهربائة تمل المسافة بن صفحت المكثؾ فتزداد سعته الكهربائة تمل المساحة المشتركة بن صفحت المكثؾ فتزداد سعته الكهربائة

: تزداد سعة الموصل الكروي عندما 29- , تمل كمة الشحنة الت حملها تزداد كمة الشحنة الت حملها زداد نصؾ لطر الموصل , مل نصؾ لطر الموصل

مساحة المشتركة بنهما إلى النصؾإذا زد البعد بن صفحت مكثؾ مستو إلى مثله وأنمصت ال -30

: المكثؾ فإن سعة , تنخفض إلى النصؾ تزداد إلى مثلها تنخفض إلى الربع , تزداد إلى أربعة أمثال

المسافة زدت إذا بطارة بمطب صفحتاه تتصل هوائ مكثؾ ف المختزنة الطالة تتؽر عامل بأي 31- ؟ المثلن إلى صفحته بن

, 2 ،

,4

؟ مستو مكثؾ صفحت بن كهربائ تفرػ إلى ؤدي ل مما أي 32-

الصفحتن بن الكهربائ المجال شدة نمصان , .الصفحتن بن العازلة المادة تأن عازلة بمادة الصفحتن توصل , . المكثؾ عن البطارة فصل

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 8

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

رابعا : أجب عن األسئلة التالية

( ( مأل الهواء الحز بن صفحته والمسافة بنهما ) مكثؾ مستو سعته ) -33 (. أجب عن الفمرتن التالتن:V 6.0وتصل ببطارة فرق جهد بن لطبها )

.احسب المساحة المشتركة بن صفحت المكثؾ

بأي عامل تتؽر الطالة الكهربائة المختزنة ف المكثؾ إذا استبدلت البطارة بأخرى فرق الجهد بن لطبها(12V؟ بن) .خطوات الحل

( ومأل الهواء الحز بن صفحته. أجب عن V 3.0مكثؾ كهربائ مستو تتصل صفحتاه ببطارة فرق جهدها ) -34 الفمرتن التالتن:

( احسب كمة الشحنة على كل من صفحت المكثؾ إذا كانت المساحة المشتركة بنهما )

(. والبعد بنهما )

)عندما تحل مادة عازلة محل الهواء بن الصفحتن, أكمل الجدول التال مستخدما الكلمات )مل, زداد, بمى ثابتا لتصؾ ما حصل للكمات الواردة فه.

مقدار فرق الجهد بين الصفيحتين

مقدار كمية شحنة كل من الصفيحتين

مقدار سعة المكثف الكهربائي

الطاقة الكهربائية مقدار المختزنة في المكثف

موضوع ف الهواء. 4.0µC+ وحمل شحنة 0.03m موصل كروي نصؾ لطره -35

.احسب الطالة الكهربائة الت ختزنها الموصل

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 9

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

شحن مكثؾ مستو بوصل صفحته بمطب بطارة فرق -36 م البان المجاور مثل الرس .((V 20.0الجهد بن لطبها

شحنته صفحت المكثؾ بتؽر منحن تؽرات فرق الجهد بن : فاحسب اآلت عملة الشحن, اللخ

إذا علمت أن المساحة المشتركة بن صفحت المكثؾة فالمسا

( )بن صفحته

إلى الزادة ف الطالة الكهربائة المختزنة ف المكثؾ والناتجة عن زادة شحنته من

أثناء عملة الشحن. ( بالبطارة نفسها كما ف الشكل المجاور. إذاB ,Aوصل مكثفان متماثالن ) -37

ثم زد البعد بن صفحت كل Sالمفتاح عن البطارة بفتح Aفصل المكثؾ ن المكثفن إلى مثل ما كان علهم

نسبة الطالة الكهربائة المختزنة ف المكثؾ جدA إلى الطالة المختزنة

] Bف المكثؾ

].

( ( والمساحة المشتركة بنهما ) وصل مكثؾ مستو, البعد بن صفحته ) -38 (. أجب عن اآلت:V 6.0والهواء شؽل الحز بنهما, ببطارة فرق الجهد بن لطبها )

.جد سعة المكثؾ

:إذا أدخلت مادة عازلة بن صفحت المكثؾ, فماذا طرأ على كل من اآلت مع تبرر إجابتن ؟ شدة المجال الكهربائ بن صفحت المكثؾ -

تبرر: ال

؟ الطالة المختزنة ف المكثؾ - التبرر:

إعذاد : زكريب إسمبعيم طبنب نهطبقة انكهرببئية وانمكثفبت أسئهة متنىعة وامتحبنبت سببقة 10

2016-2015انثبني عشر انعهمي / انطبقة انكهرببئية وانمكثفبتأسئهة في ة نهتعهيم انثبنىي مذرسة رأس انخيم

ف الشكل المجاور, مكثؾ مستوي مشحون توجد مادة عازلة بن -39

, أجب عن الفمرتن التالتن: صفحته

لارن شدة المجال الكهربائ عند النمطة A ( بشدته عند النمطتنC(و )B )

.فسر نمصان السعة الكهربائة للمكثؾ عندما حل الهواء مكان المادة العازلة

مكثؾ صفحت بن الجهد فرقات تؽر المجاور الشكل بن 40 -

بتؽر ( − × . ) ثابتة بشحنة مشحون هوائ كهربائ .صفحته بن البعد

؟المكثف صفيحتي بين المشتركة المساحة احسب

استبدلت إذا صفحته بن البعد بتؽر المكثؾ صفحت بن الجهد فرق راتلتؽ البان الخط نفسه الشكل على ارسم .لهما الشحنة نفس على الحفاظ مع الحالتن, للصفحتن مثلها لهما المشتركة المساحة بصفحتن الصفحتان

( )والمسافة بنهما ( )مكثؾ مستو مشحون هوائ , المساحة المشتركة بن صفحته 41 -

( )وكمة الشحنة الت تحملها كل من صفحته

جد السعة الكهربائة للمكثؾ

بحث وصلت الصفحة الموجبة بالمطب الموجب ( )إذا وصل المكثؾ بمطب بطارة فرق جهدها أحسب الشؽل الذي تبذله البطارة ف شحن المكثؾ ؟والصفحة السالبة بالمطب السالب

A

.

C

. + + + + + + + +

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _

B . مبدة عبزنة