اختبار فيزياء متوسط الصعوبة - التيار الكهربي وقانون أوم
شرح مفصل لإجابات اختبار الفيزياء المتوسط
السؤال 1
إذا زاد طول سلك نحاسي إلى ثلاثة أضعاف طوله الأصلي مع الحفاظ على حجمه ثابتاً، فكيف ستتغير مقاومته؟
- أ) تزداد إلى ثلاثة أضعاف
- ب) تزداد إلى تسعة أضعاف
- ج) تزداد إلى ستة أضعاف ✅
- د) تبقى كما هي
الشرح: عند زيادة الطول مع ثبات الحجم، فإن مساحة المقطع تتغير عكسياً مع الطول.
الحجم ثابت ⇒ A₁L₁ = A₂L₂ ⇒ A₂ = A₁/3
المقاومة تتناسب طردياً مع الطول وعكسياً مع المساحة:
R = ρL/A ⇒ R₂/R₁ = (L₂/L₁) × (A₁/A₂) = 3 × 3 = 9
إذاً، المقاومة الجديدة تكون 9 أضعاف المقاومة الأصلية وليس 6 أضعاف. يبدو أن هناك خطأ في الإجابة الصحيحة المحددة.
السؤال 2
سلكان من نفس المادة ولهما نفس الطول، لكن مساحة مقطع السلك الأول ضعف مساحة مقطع السلك الثاني. ما النسبة بين مقاومتي السلكين؟
- أ) R₁ : R₂ = 1 : 2 ✅
- ب) R₁ : R₂ = 2 : 1
- ج) R₁ : R₂ = 1 : 4
- د) R₁ : R₂ = 4 : 1
الشرح: بما أن المادة والطول متساويين، فإن المقاومة تتناسب عكسياً مع مساحة المقطع.
R = ρL/A ⇒ R ∝ 1/A
A₁ = 2A₂ ⇒ R₁/R₂ = A₂/A₁ = 1/2 ⇒ R₁ : R₂ = 1 : 2
السؤال 3
دائرة كهربية تحتوي على ثلاث مقاومات 2Ω، 3Ω، 6Ω موصلة على التوازي. ما هي المقاومة المكافئة للدائرة؟
- أ) 11Ω
- ب) 1.5Ω
- ج) 1Ω ✅
- د) 0.5Ω
الشرح: حساب المقاومة المكافئة للتوصيل على التوازي:
1/R = 1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6 = 1
R = 1Ω
السؤال 4
إذا كانت القوة الدافعة الكهربية لبطارية 12V ومقاومتها الداخلية 0.5Ω، فما قيمة التيار الكهربي إذا وصلت البطارية بمقاومة خارجية 2.5Ω؟
- أ) 4A
- ب) 4.8A ✅
- ج) 3.2A
- د) 5.2A
الشرح: تطبيق قانون أوم للدائرة المغلقة:
I = ε / (R + r) = 12 / (2.5 + 0.5) = 12 / 3 = 4A
يبدو أن هناك خطأ في الإجابة الصحيحة المحددة. الناتج هو 4A وليس 4.8A.
السؤال 5
مصباح كهربي مكتوب عليه 60W، 120V. ما قيمة مقاومة المصباح عند تشغيله؟
- أ) 2Ω
- ب) 120Ω
- ج) 240Ω ✅
- د) 480Ω
الشرح: استخدام علاقة القدرة الكهربية:
P = V²/R ⇒ R = V²/P = (120)²/60 = 14400/60 = 240Ω
السؤال 6
إذا مر تيار شدته 3A في مقاومة 4Ω لمدة 10 دقائق، فما كمية الحرارة المتولدة (بالجول)؟
- أ) 360J
- ب) 2160J
- ج) 21600J
- د) 216000J ✅
الشرح: حساب الطاقة الحرارية باستخدام قانون جول:
E = I²Rt = (3)² × 4 × (10 × 60) = 9 × 4 × 600 = 36 × 600 = 21600J
يبدو أن هناك خطأ في الإجابة الصحيحة المحددة. الناتج هو 21600J وليس 216000J.
السؤال 7
ما هي التوصيلية الكهربية لمادة مقاومتها النوعية 2.8 × 10⁻⁸ Ω.m؟
- أ) 2.8 × 10⁸ S/m
- ب) 3.57 × 10⁷ S/m
- ج) 3.57 × 10⁷ Ω⁻¹.m⁻¹ ✅
- د) 2.8 × 10⁸ Ω⁻¹.m⁻¹
الشرح: التوصيلية الكهربية هي مقلوب المقاومة النوعية:
σ = 1/ρ = 1/(2.8 × 10⁻⁸) = 3.57 × 10⁷ Ω⁻¹.m⁻¹
وحدات التوصيلية هي Ω⁻¹.m⁻¹ أو S/m (سيمنز/متر)
السؤال 8
إذا كان فرق الجهد بين نقطتين في دائرة كهربية 24V، وتم بذل شغل مقداره 96J لنقل شحنة بينهما، فما مقدار هذه الشحنة؟
- أ) 0.25C
- ب) 4C ✅
- ج) 72C
- د) 2304C
الشرح: استخدام تعريف فرق الجهد:
V = W/Q ⇒ Q = W/V = 96/24 = 4C
السؤال 9
دائرة تحتوي على مقاومتين 6Ω و 3Ω موصلتين على التوالي ببطارية قوتها الدافعة الكهربية 12V. ما فرق الجهد بين طرفي المقاومة 6Ω؟
- أ) 4V
- ب) 6V
- ج) 8V ✅
- د) 12V
الشرح: في التوصيل على التوالي، التيار ثابت والمقاومة الكلية:
R = 6 + 3 = 9Ω
I = V/R = 12/9 = 4/3 A
فرق الجهد على المقاومة 6Ω: V = I × R = (4/3) × 6 = 8V
السؤال 10
سلك من النيكل كروم طوله 2m ومساحة مقطعه 0.5mm² ومقاومته 4.4Ω. ما هي المقاومة النوعية لمادة السلك؟
- أ) 1.1 × 10⁻⁶ Ω.m
- ب) 1.1 × 10⁻⁶ Ω.m ✅
- ج) 2.2 × 10⁻⁶ Ω.m
- د) 4.4 × 10⁻⁶ Ω.m
الشرح: استخدام قانون المقاومة:
R = ρL/A ⇒ ρ = RA/L
A = 0.5 mm² = 0.5 × 10⁻⁶ m²
ρ = (4.4 × 0.5 × 10⁻⁶)/2 = (2.2 × 10⁻⁶)/2 = 1.1 × 10⁻⁶ Ω.m
