اتقان حل المسائل

إتقان حل المسائل:

7-1 التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية:

54. وصل محرك ببطارية جهدها 12 V كما هو موضّح في الشكل 12-7، احسب مقدار:

a. القدرة التي تصل إلى المحرك.

P = VI = 18 W

b. الطاقة المحولة إذا تم تشغيل المحرك 15 min.

E = Pt = 1.6×10⁴ J

55. يمر تيار كهربائي مقداره 0.50 A في مصباح متصل بمصدر جهده 120 A، احسب مقدار:

a. القدرة الواصلة.

P = IV = 6×10 W

b. الطاقة التي يتم تحويلها خلال 5.0 min.

E = Pt = 1.8×10⁴ J

56. مجففات الملابس وصِلت مجففة ملابس قدرتها 4200 w بدائرة كهربائية جهدها 220 V، احسب مقدار التيار المار فيها.

P = IV

$I=\frac{P}{V}$

= 19 A

57. ارجع إلى الشكل 13-7 للإجابة عن الأسئلة الآتية:

a. ما قراءة الأميتر؟

$I = \frac{V}{R}$

= 1.5 A

b. ما قراءة الفولتمتر؟

27 V

c. ما مقدار القدرة الواصلة إلى المقاومة؟

P = IV = 41 W

d. ما مقدار الطاقة التي تصل إلى المقاومة كل ساعة؟

E = Pt = 1.5×10⁵ J

58. المصابيح اليدوية. إذا وصِل مصباح يدوي بفرق جهد 3.0 V فمرّ فيه تيار مقداره 1.5 V:

a. فما معدل الطاقة الكهربائية المستهلكة في المصباح؟

P = IV = 4.5 W

b. ما مقدار الطاقة الكهربائية التي يحولها المصباح خلال 11 min؟

E = Pt = 3×10³ J

59. ارسم رسماً تخطيطياً لدائرة توالٍ كهربائية تحوي مقاومة مقدارها 16Ω، وبطارية، مع أميتر قراءته 1.75 A، حدد كل من الطرف الموجب للبطارية وجهدها، والطرف الموجب للأميتر، واتجاه التيار الاصطلاحي.

V =28V.

60. يمر تيار كهربائي مقداره 66 mA في مصباح عند توصيله ببطارية جهدها 6.0 V، ويمر فيه تيار مقداره 75 mA عند استخدم بطارية جهدها 9.0 V، أجب عن الأسئلة الآتية:

a. هل يحقّق المصباح قانون أوم؟

لا، يزداد الجهد بمعامل مقداره 1.5 V بينما يزداد التيار بمعامل مقداره 1.1 mA.

b. ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية 6.0 V؟

P = IV = 0.4 W

c. ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية 9.0 V؟

P = IV = 0.68 W

61. يمر تيار مقداره 0.40 A في مصباح موصول بمصدر جهد 120 A، أجب عما يأتي:

a. ما مقدار مقاومة المصباح في أثناء إضاءته؟

V = IR

$\mathbf{R}=\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{I}}$

= 3×10² Ω

b. تصبح مقاومة المصباح عندما يبرد مقاومته عندما يكون ساخناً، ما مقدار مقاومة المصباح وهو بارد؟

6×10 Ω

c. ما مقدار التيار المار في المصباح لحظة إضاءته من خلال وصله بفرق جهد مقداره 120 V؟

$I=\frac{V}{R}$

= 2 A

62. المصابيح الكهربائية. ما مقدار الطاقة المستنفدة في مصباح قدرته 60.0 W خلال نصف ساعة؟ وإذا حوّل المصباح %12 من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية فما مقدار الطاقة الحرارية التي يولّدها خلال نصف ساعة؟

1.08×10⁵ J ,9.5×10⁴ J

63. يمثل الرسم البياني في الشكل 14-7 العلاقة بين فرق الجهد والتيار المار في جهاز يسمى الصمام الثنائي (الدايود) وهو مصنوع من السليكون.

أجب عن الأسئلة الآتية:

a. إذا وصِل الدايود بفرق جهد مقداره 0.70 V فما مقدار مقاومته؟

$\mathbf{R}=\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{I}}$

= 32 Ω

b. ما مقدار مقاومة الدايود عند استخدام فرق جهد مقداره 0.60 V؟

$\mathbf{R}=\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{I}}$

= 1.2×10² Ω

c. هل يحقق الدايود قانون أوم؟

لا، تعتمد المقاومة على الجهد.

7-2 استخدام الطاقة الكهربائية:

64. البطاريات. يبلغ ثمن بطارية جهدها 9.0 V تقريباً 10.00 ريالات، وتولّد هذه البطارية تياراً مقداره 0.0250 A مدة 26.0h قبل أن يتم تغييرها، احسب تكلفة كل kWh تزودنا به هذه البطارية.

$kwh$/ 1700 ريال.

65. ما مقدار أكبر تيار ينتج عن قدرة كهربائية مقدارها 5.0 W في مقاومة مقدارها 220Ω؟

P = I²R
I = 0.15 A

66. يمر تيار مقداره 3.0 A في مكواة كهربائية جهدها 110 V، ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة عن المكواة خلال ساعة؟

Q = E = VIt = 1.2×10⁶ J

67. في الدائرة الموضّحة في الشكل 15-7 تبلغ أكبر قدرة كهربائية آمنة 50.0 W، استخدم الشكل لإيجاد كل مما يأتي:

a. أكبر تيار آمن.

P = I²R
I = 1.1 A

b. أكبر جهد آمن.

$\begin{array}{rl}& P=\frac{V^2}{R}\end{array}$
I = 1.1 A

68. يمثل الشكل 16-7 دائرة فرن كهربائي، احسب قيمة الفاتورة الشهرية (30 يوماً) إذا كان ثمن الكيلوواط ساعة 0.18 ريال، وتم ضبط منظّم الحرارة ليشتغل الفرن 6 ساعات يومياً.

$\begin{array}{rl}E& =\frac{V^{2}t}{R}\\ & =2160\mathrm{kWh}\end{array}$

التكلفة = 216 ريال.

69. التطبيقات. يكلف تشغيل مكيف هواء 50 ريال خلال 30 يوماً، وذلك على اعتبار أن المكيف يعمل 12 ساعة يومياً، وثمن كل kWh هو 0.18 ريال، احسب التيار الذي يمر في المكيّف عند تشغيله على فرق جهد مقداره 120 V؟

$\begin{array}{r}\mathbf{E}=\frac{\text{Cost}}{\text{Rate}}\\ \end{array}$

= 556 kWh
E = IVt

$I=\frac{E}{Vt}$

= 12.9 A

70. المذياع. يتم تشغيل مذياع ببطارية جهدها 9.0 V، بحيث تزوده بتيار مقداره 50.0 mA.

a. إذا كان ثمن البطارية 10.00 ريالات، وتعمل لمدة 300.0h فاحسب تكلفة كل kWh تزودنا به هذه البطارية عند تشغيل المذياع هذه الفترة.

$kwh$/74 ريال.

b. إذا تم تشغيل المذياع نفسه بمحول موصول بدائرة المنزل، وكان ثمن الكيلوواط ساعة 0.18 ريال، فاحسب تكلفة تشغيل المذياع مدة 300.0h.

0.02 ريال.