Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
امتحان تجريبي التيارات المستحثة وتطبيقاتها
Practice Exam: Induced Currents and Their Applications
📄 اطبع PDFPrint PDF
00971504825082
🧪 امتحان تجريبي في الفيزياء
🧪 Physics Practice Exam
الفصل الثالث - الصف الثاني عشر عام
Chapter 3 - Grade 12 General
🇦🇪 دولة الإمارات العربية المتحدة
🇦🇪 United Arab Emirates
⏱️ الوقت: 60 دقيقة
⏱️ Time: 60 minutes
السؤال الأول:
Question 1:
سلك طوله 1.5 متر يتحرك عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.8 تسلا بسرعة 2 م/ث. ما هو مقدار القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في السلك؟
A wire of length 1.5 m moves perpendicular to a magnetic field of 0.8 T at a speed of 2 m/s. What is the induced EMF?
📌 الخطوة 1:
نستخدم قانون فارادي للحث الكهرومغناطيسي: ق.د.ك = B × L × v
Use Faraday's law: EMF = B × L × v
📌 الخطوة 2:
تعويض القيم: B = 0.8 T, L = 1.5 m, v = 2 m/s
Substitute: B = 0.8 T, L = 1.5 m, v = 2 m/s
📌 الخطوة 3:
ق.د.ك = 0.8 × 1.5 × 2 = 2.4 فولت
EMF = 0.8 × 1.5 × 2 = 2.4 V
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب) 2.4 فولت
✅ Correct answer: B) 2.4 V
السؤال الثاني:
Question 2:
صف المولد الكهربائي مع تحديد مكوناته. طبق مفهوم الحث الكهرومغناطيسي لشرح كيفية عمل المولد.
Describe the electric generator and identify its components. Apply the concept of electromagnetic induction to explain how it works.
📌 التحليل:
المولد الكهربائي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية باستخدام الحث الكهرومغناطيسي.
The generator converts mechanical energy to electrical energy using electromagnetic induction.
📌 المكونات:
يتكون المولد من: ملف دوار (حافظة)، مجال مغناطيسي، حلقات انزلاقية، فرشاتان.
Components: rotating coil (armature), magnetic field, slip rings, brushes.
📌 المبدأ:
عندما يدور الملف في المجال المغناطيسي، يتغير التدفق المغناطيسي عبر الملف مما يسبب توليد قوة دافعة كهربائية مستحثة وفقاً لقانون فارادي.
When the coil rotates in the magnetic field, the magnetic flux changes, inducing an EMF according to Faraday's law.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج. يحول الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية
✅ Correct answer: C. Converts mechanical to electrical energy
السؤال الثالث:
Question 3:
حدد التحول الرئيسي للطاقة الذي يحدث في المولد الكهربائي.
Identify the main energy transformation that occurs in an electric generator.
📌 المبدأ:
المولد الكهربائي يحول الطاقة الميكانيكية (من دوران التوربين أو المحرك) إلى طاقة كهربائية.
The generator converts mechanical energy (from turbine or motor rotation) into electrical energy.
📌 الآلية:
يتم ذلك عن طريق الحث الكهرومغناطيسي حيث يدور الملف في مجال مغناطيسي.
This is done through electromagnetic induction as the coil rotates in a magnetic field.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب. ميكانيكية إلى كهربائية
✅ Correct answer: B. Mechanical to electrical
السؤال الرابع:
Question 4:
في مولد تيار متردد، متى يكون التيار الناتج في أقصى قيمته؟
In an AC generator, when is the output current at its maximum value?
📌 الخطوة 1:
التيار المستحث يعتمد على معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر الملف.
Induced current depends on the rate of change of magnetic flux through the coil.
📌 الخطوة 2:
يكون معدل تغير التدفق أكبر ما يمكن عندما يكون مستوى الملف موازياً للمجال المغناطيسي.
The rate of flux change is maximum when the coil plane is parallel to the magnetic field.
[رسم توضيحي: الملف موازٍ للمجال ← تيار أقصى، الملف عمودي على المجال ← تيار صفر]
[Diagram: Coil parallel to field → maximum current, coil perpendicular → zero current]
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) عندما يكون مستوى الملف موازياً للمجال المغناطيسي
✅ Correct answer: A) When the coil plane is parallel to the magnetic field
السؤال الخامس:
Question 5:
إذا كان تردد مولد تيار متردد 50 هرتز، فما الزمن الدوري للتيار الناتج؟
If an AC generator has a frequency of 50 Hz, what is the period of the output current?
📌 القانون:
الزمن الدوري $T = \frac{1}{f}$
Period $T = \frac{1}{f}$
📌 التعويض:
$T = \frac{1}{50} = 0.02$ ثانية
$T = \frac{1}{50} = 0.02$ s
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) 0.02 ثانية
✅ Correct answer: A) 0.02 s
السؤال السادس:
Question 6:
القدرة المنتجة بواسطة مولد متردد تكون دائماً موجبة. لماذا؟
The power produced by an AC generator is always positive. Why?
📌 التحليل:
القدرة اللحظية $P = I^2R$ حيث $I$ هو التيار اللحظي.
Instantaneous power $P = I^2R$ where $I$ is the instantaneous current.
📌 السبب:
بما أن مربع التيار دائماً موجب (حتى عندما يكون التيار سالباً)، فإن القدرة تكون دائماً موجبة.
Since the square of current is always positive (even when current is negative), power is always positive.
📌 ملاحظة:
يمكن أيضاً التعبير عنها بـ $P = VI\cos\phi$ حيث $\cos\phi$ هو معامل القدرة، والقيمة المطلقة تجعل القدرة موجبة.
Alternatively, $P = VI\cos\phi$ where $\cos\phi$ is the power factor, and the absolute value makes power positive.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب. لأن القدرة تعتمد على مربع التيار
✅ Correct answer: B. Because power depends on the square of current
السؤال السابع:
Question 7:
إذا كانت القدرة القصوى لمولد تيار متردد 1000 واط، فما متوسط القدرة الناتجة؟
If the maximum power of an AC generator is 1000 W, what is the average power output?
📌 القانون:
متوسط القدرة = القدرة القصوى / 2
Average power = Maximum power / 2
📌 التعويض:
$P_{avg} = \frac{1000}{2} = 500$ واط
$P_{avg} = \frac{1000}{2} = 500$ W
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) 500 واط
✅ Correct answer: A) 500 W
السؤال الثامن:
Question 8:
سلك طوله 0.5 متر يتحرك بسرعة 3 م/ث عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.4 تسلا. ما اتجاه التيار الحثي وفقاً لقانون لينز؟
A wire of length 0.5 m moves at 3 m/s perpendicular to a magnetic field of 0.4 T. What is the direction of the induced current according to Lenz's law?
📌 قانون لينز:
التيار الحثي يكون في اتجاه يعارض التغير في التدفق المغناطيسي.
Lenz's law: induced current opposes the change in magnetic flux.
📌 قاعدة اليد اليمنى:
باستخدام قاعدة اليد اليمنى، نحدد اتجاه التيار ليكون إلى أعلى.
Using the right-hand rule, the current direction is upward.
[رسم توضيحي: اتجاه الحركة، المجال المغناطيسي، واتجاه التيار الحثي]
[Diagram: Motion direction, magnetic field, and induced current direction]
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج) إلى أعلى
✅ Correct answer: C) Upward
السؤال التاسع:
Question 9:
إذا تم إدخال قطب شمالي لمغناطيس في ملف، ما نوع القطب الذي يتولد على وجه الملف المقابل للمغناطيس واتجاه التيار الحثي؟
If a north pole of a magnet is inserted into a coil, what type of pole is induced on the coil face facing the magnet, and what is the direction of the induced current?
📌 قانون لينز:
سيتولد قطب شمالي على وجه الملف ليعارض حركة القطب الشمالي للمغناطيس الداخل.
A north pole will be induced on the coil face to oppose the approaching north pole.
📌 قاعدة اليد اليمنى:
باستخدام قاعدة اليد اليمنى، يكون اتجاه التيار عكس عقارب الساعة.
Using the right-hand rule, the current direction is counterclockwise.
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) قطب شمالي، التيار عكس عقارب الساعة
✅ Correct answer: A) North pole, current counterclockwise
السؤال العاشر:
Question 10:
عرف الحث الذاتي وصف التأثير الناتج عن الحث الذاتي في دائرة تحتوي على ملف عندما يتم تشغيل التيار أو إيقافه فجأة.
Define self-inductance and describe its effect in a circuit containing a coil when current is suddenly switched on or off.
📌 تعريف الحث الذاتي:
هو خاصية الملف التي تعارض أي تغير في التيار المار فيه.
Self-inductance is the property of a coil that opposes any change in current flowing through it.
📌 التأثير عند تشغيل التيار:
يولد الملف تياراً مستحثاً يعارض زيادة التيار (يحاول إبطاء ارتفاع التيار).
When switched on, the coil induces a current opposing the increase (slows current rise).
📌 التأثير عند إيقاف التيار:
يولد الملف تياراً مستحثاً يحاول الحفاظ على التيار (يمنع انخفاض التيار بسرعة).
When switched off, the coil induces a current trying to maintain the current (prevents rapid decrease).
📌 المعادلة:
$\varepsilon = -L \frac{di}{dt}$ حيث L هو معامل الحث الذاتي.
$\varepsilon = -L \frac{di}{dt}$ where L is the self-inductance.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب. توليد تيار مستحث يعارض التغير في التيار الأصلي
✅ Correct answer: B. Induced current opposes the change in original current
السؤال الحادي عشر:
Question 11:
محول رافع للجهد عدد لفات ملفه الابتدائي 100 لفة وملفه الثانوي 500 لفة. إذا كان جهد الدخل 50 فولت، فما جهد الخرج؟
A step-up transformer has 100 turns on the primary and 500 turns on the secondary. If the input voltage is 50 V, what is the output voltage?
📌 قانون المحول:
$\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}$
Transformer law: $\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}$
📌 التعويض:
$V_s = V_p \times \frac{N_s}{N_p} = 50 \times \frac{500}{100} = 250$ فولت
$V_s = V_p \times \frac{N_s}{N_p} = 50 \times \frac{500}{100} = 250$ V
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج) 250 فولت
✅ Correct answer: C) 250 V
السؤال الثاني عشر:
Question 12:
لماذا تستخدم المحولات في شبكات نقل الطاقة لمسافات طويلة؟
Why are transformers used in long-distance power transmission networks?
📌 الفقد في الطاقة:
الفقد في الطاقة أثناء النقل $P_{loss} = I^2R$
Power loss during transmission $P_{loss} = I^2R$
📌 العلاقة:
الفقد يتناسب مع مربع التيار، لذا تقليل التيار يقلل الفقد بشكل كبير.
Loss is proportional to the square of current, so reducing current greatly reduces loss.
📌 دور المحول:
يستخدم المحول لرفع الجهد وبالتالي خفض التيار أثناء النقل لمسافات طويلة.
Transformers step up voltage (and step down current) for long-distance transmission.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج) لزيادة الجهد وتقليل التيار وبالتالي تقليل الفقد في الطاقة
✅ Correct answer: C) To increase voltage and decrease current, reducing power loss
السؤال الثالث عشر:
Question 13:
إذا كان تردد موجة كهرومغناطيسية \(3\times10^{15}\;Hz\) احسب الطول الموجي مع العلم أن \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
If an electromagnetic wave has a frequency of \(3\times10^{15}\;Hz\), calculate its wavelength given \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
📌 قانون الموجة:
\(\lambda = \frac{c}{f}\)
Wave equation: \(\lambda = \frac{c}{f}\)
📌 التعويض:
\(\lambda = \frac{3\times10^8}{3\times10^{15}} = 1\times10^{-7}\;m\)
\(\lambda = \frac{3\times10^8}{3\times10^{15}} = 1\times10^{-7}\;m\)
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) \(1\times10^{-7}\;m\)
✅ Correct answer: A) \(1\times10^{-7}\;m\)
السؤال الرابع عشر:
Question 14:
ما الخاصية التي تختلف بين موجات الراديو AM و FM؟
What property differs between AM and FM radio waves?
📌 الفرق الرئيسي:
الفرق الرئيسي بين AM و FM هو طريقة تعديل الموجة الحاملة.
The main difference between AM and FM is the method of modulating the carrier wave.
📌 AM (تعديل السعة):
يتم تعديل سعة الموجة الحاملة وفقاً للإشارة الصوتية.
AM (Amplitude Modulation): amplitude of carrier wave varies with the audio signal.
📌 FM (تعديل التردد):
يتم تعديل تردد الموجة الحاملة وفقاً للإشارة الصوتية.
FM (Frequency Modulation): frequency of carrier wave varies with the audio signal.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب) طريقة تعديل الموجة الحاملة
✅ Correct answer: B) Method of modulating the carrier wave
السؤال الخامس عشر:
Question 15:
إذا كانت سرعة موجة كهرومغناطيسية في مادة ما \(v=2\times10^{8}\;m/s\) احسب معامل انكسار لهذه المادة علماً بأن سرعة الضوء في الفراغ \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
If an electromagnetic wave travels at \(v=2\times10^{8}\;m/s\) in a material, calculate the refractive index given \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
📌 قانون معامل الانكسار:
\(n = \frac{c}{v}\)
Refractive index: \(n = \frac{c}{v}\)
📌 التعويض:
\(n = \frac{3\times10^8}{2\times10^8} = 1.5\)
\(n = \frac{3\times10^8}{2\times10^8} = 1.5\)
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب) 1.5
✅ Correct answer: B) 1.5
📐 حل المسائل التالية
📐 Solve the following problems
⏱️ الوقت: 90 دقيقة
⏱️ Time: 90 minutes
المسألة الأولى:
Problem 1:
تطبيق المعادلة (ق.د.ك = ب ل ع جاهـ) لتحديد مقدار القوة الدافعة الكهربائية المحركة لسلك يتحرك في مجال مغناطيسي. تطبيق المعادلة (ت = ق.د.ك/م) لحساب مقدار التيار المحرّض في سلك جزء من دائرة مغلقة. تطبيق قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه التيار المحرّض في سلك (جزء من دائرة مغلقة) يتحرك في مجال مغناطيسي.
Apply the equation (EMF = B L v sin θ) to determine the induced EMF in a wire moving in a magnetic field. Apply (I = EMF/R) to calculate the induced current. Apply the right-hand rule to determine the direction of induced current.
حل المسألة الأولى:
Solution to Problem 1:
📌 1.
ق.د.ك = ب × ل × ع × جاهـ حيث:
EMF = B × L × v × sin θ where:
- ب: شدة المجال المغناطيسي (تسلا)B: magnetic field strength (T)
- ل: طول السلك (متر)L: wire length (m)
- ع: سرعة السلك (م/ث)v: wire speed (m/s)
- هـ: الزاوية بين اتجاه الحركة واتجاه المجال المغناطيسيθ: angle between motion and magnetic field
📌 2.
التيار: $I = \frac{EMF}{R}$ حيث $R$ هي المقاومة (أوم)
Current: $I = \frac{EMF}{R}$ where $R$ is resistance (Ω)
📌 3.
لتحديد اتجاه التيار: نستخدم قاعدة اليد اليمنى حيث يشير الإبهام لاتجاه الحركة، الأصابع لاتجاه المجال المغناطيسي، ويكون اتجاه التيار من راحة اليد.
To determine current direction: use right-hand rule (thumb → motion, fingers → field, current from palm).
المسألة الثانية:
Problem 2:
حساب القيم العظمى والفعالة للتيار والجهد والقدرة لمولد تيار متردد.
Calculate the maximum and RMS values of current, voltage, and power for an AC generator.
حل المسألة الثانية:
Solution to Problem 2:
📌 1.
القيم العظمى (القصوى) هي القيم الذروية للجهد أو التيار.
Maximum (peak) values are the highest values of voltage or current.
📌 2.
القيم الفعالة تحسب من العلاقات:
RMS values are calculated from:
- الجهد الفعال = الجهد العظمى / √2$V_{RMS} = V_{max} / \sqrt{2}$
- التيار الفعال = التيار العظمى / √2$I_{RMS} = I_{max} / \sqrt{2}$
- القدرة الفعالة = الجهد الفعال × التيار الفعال × معامل القدرة (cos φ)$P_{avg} = V_{RMS} \times I_{RMS} \times \cos\phi$
📌 مثال:
إذا كان الجهد العظمى 311 فولت، فإن الجهد الفعال = 311/√2 ≈ 220 فولت.
If $V_{max} = 311$ V, then $V_{RMS} = 311/\sqrt{2} \approx 220$ V.
المسألة الثالثة:
Problem 3:
ربط نسبة اللفات في المحول بنسبة الجهد وتطبيق المعادلة في حل المسائل. تطبيق معادلة المحول المثالي لحل المسائل العددية.
Relate the turns ratio in a transformer to the voltage ratio and apply the equations. Apply the ideal transformer equation to solve numerical problems.
حل المسألة الثالثة:
Solution to Problem 3:
📌 1.
معادلة المحول المثالي: $\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} = \frac{I_s}{I_p}$
Ideal transformer equation: $\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} = \frac{I_s}{I_p}$
📌 2.
القدرة الداخلة = القدرة الخارجة (في المحول المثالي): $V_p \times I_p = V_s \times I_s$
Input power = Output power (ideal): $V_p \times I_p = V_s \times I_s$
📌 مثال:
إذا كان لدينا محول برفع الجهد من 220V إلى 440V وكان عدد لفات الملف الابتدائي 1000 لفة، فإن عدد لفات الملف الثانوي = (440/220)×1000 = 2000 لفة.
If a transformer steps up 220V to 440V with $N_p = 1000$ turns, then $N_s = (440/220) \times 1000 = 2000$ turns.
المسألة الرابعة:
Problem 4:
تطبيق معادلة الموجة لحساب الطول الموجي أو التردد أو سرعة الموجات الكهرومغناطيسية. وصف بعض تطبيقات الأنواع المختلفة من الموجات الكهرومغناطيسية. حساب سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في أوساط مختلفة بثوابت عزل مختلفة.
Apply the wave equation to calculate wavelength, frequency, or speed of electromagnetic waves. Describe applications of different types of electromagnetic waves. Calculate the speed of electromagnetic waves in different media with different dielectric constants.
حل المسألة الرابعة:
Solution to Problem 4:
📌 1.
معادلة الموجة: $v = f \times \lambda$
Wave equation: $v = f \times \lambda$
📌 2.
في الفراغ: سرعة الموجات الكهرومغناطيسية (c) = 3×10⁸ م/ث
In vacuum: speed of EM waves (c) = 3×10⁸ m/s
📌 3.
في الأوساط الأخرى: $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_r}}$ حيث $\epsilon_r$ هو ثابت العزل النسبي للمادة.
In other media: $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_r}}$ where $\epsilon_r$ is the relative permittivity.
📌 4.
التطبيقات:
Applications:
- موجات الراديو: البث الإذاعي والتلفزيونيRadio waves: broadcasting
- الأشعة تحت الحمراء: أجهزة التحكم عن بعدInfrared: remote controls
- الضوء المرئي: الرؤية والاتصالات البصريةVisible light: vision, fiber optics
- الأشعة السينية: التصوير الطبيX-rays: medical imaging
امتحان تجريبي التيارات المستحثة وتطبيقاتها
|
00971504825082
🧪 امتحان تجريبي في الفيزياء 🧪 Physics Practice Exam
الفصل الثالث - الصف الثاني عشر عام Chapter 3 - Grade 12 General
🇦🇪 دولة الإمارات العربية المتحدة 🇦🇪 United Arab Emirates
⏱️ الوقت: 60 دقيقة
⏱️ Time: 60 minutes
السؤال الأول:
Question 1:
سلك طوله 1.5 متر يتحرك عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.8 تسلا بسرعة 2 م/ث. ما هو مقدار القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في السلك؟
A wire of length 1.5 m moves perpendicular to a magnetic field of 0.8 T at a speed of 2 m/s. What is the induced EMF?
📌 الخطوة 1:
نستخدم قانون فارادي للحث الكهرومغناطيسي: ق.د.ك = B × L × v
Use Faraday's law: EMF = B × L × v
📌 الخطوة 2:
تعويض القيم: B = 0.8 T, L = 1.5 m, v = 2 m/s
Substitute: B = 0.8 T, L = 1.5 m, v = 2 m/s
📌 الخطوة 3:
ق.د.ك = 0.8 × 1.5 × 2 = 2.4 فولت
EMF = 0.8 × 1.5 × 2 = 2.4 V
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب) 2.4 فولت
✅ Correct answer: B) 2.4 V
السؤال الثاني:
Question 2:
صف المولد الكهربائي مع تحديد مكوناته. طبق مفهوم الحث الكهرومغناطيسي لشرح كيفية عمل المولد.
Describe the electric generator and identify its components. Apply the concept of electromagnetic induction to explain how it works.
📌 التحليل:
المولد الكهربائي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية باستخدام الحث الكهرومغناطيسي.
The generator converts mechanical energy to electrical energy using electromagnetic induction.
📌 المكونات:
يتكون المولد من: ملف دوار (حافظة)، مجال مغناطيسي، حلقات انزلاقية، فرشاتان.
Components: rotating coil (armature), magnetic field, slip rings, brushes.
📌 المبدأ:
عندما يدور الملف في المجال المغناطيسي، يتغير التدفق المغناطيسي عبر الملف مما يسبب توليد قوة دافعة كهربائية مستحثة وفقاً لقانون فارادي.
When the coil rotates in the magnetic field, the magnetic flux changes, inducing an EMF according to Faraday's law.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج. يحول الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية
✅ Correct answer: C. Converts mechanical to electrical energy
السؤال الثالث:
Question 3:
حدد التحول الرئيسي للطاقة الذي يحدث في المولد الكهربائي.
Identify the main energy transformation that occurs in an electric generator.
📌 المبدأ:
المولد الكهربائي يحول الطاقة الميكانيكية (من دوران التوربين أو المحرك) إلى طاقة كهربائية.
The generator converts mechanical energy (from turbine or motor rotation) into electrical energy.
📌 الآلية:
يتم ذلك عن طريق الحث الكهرومغناطيسي حيث يدور الملف في مجال مغناطيسي.
This is done through electromagnetic induction as the coil rotates in a magnetic field.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب. ميكانيكية إلى كهربائية
✅ Correct answer: B. Mechanical to electrical
السؤال الرابع:
Question 4:
في مولد تيار متردد، متى يكون التيار الناتج في أقصى قيمته؟
In an AC generator, when is the output current at its maximum value?
📌 الخطوة 1:
التيار المستحث يعتمد على معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر الملف.
Induced current depends on the rate of change of magnetic flux through the coil.
📌 الخطوة 2:
يكون معدل تغير التدفق أكبر ما يمكن عندما يكون مستوى الملف موازياً للمجال المغناطيسي.
The rate of flux change is maximum when the coil plane is parallel to the magnetic field.
[رسم توضيحي: الملف موازٍ للمجال ← تيار أقصى، الملف عمودي على المجال ← تيار صفر] [Diagram: Coil parallel to field → maximum current, coil perpendicular → zero current]
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) عندما يكون مستوى الملف موازياً للمجال المغناطيسي
✅ Correct answer: A) When the coil plane is parallel to the magnetic field
السؤال الخامس:
Question 5:
إذا كان تردد مولد تيار متردد 50 هرتز، فما الزمن الدوري للتيار الناتج؟
If an AC generator has a frequency of 50 Hz, what is the period of the output current?
📌 القانون:
الزمن الدوري $T = \frac{1}{f}$
Period $T = \frac{1}{f}$
📌 التعويض:
$T = \frac{1}{50} = 0.02$ ثانية
$T = \frac{1}{50} = 0.02$ s
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) 0.02 ثانية
✅ Correct answer: A) 0.02 s
السؤال السادس:
Question 6:
القدرة المنتجة بواسطة مولد متردد تكون دائماً موجبة. لماذا؟
The power produced by an AC generator is always positive. Why?
📌 التحليل:
القدرة اللحظية $P = I^2R$ حيث $I$ هو التيار اللحظي.
Instantaneous power $P = I^2R$ where $I$ is the instantaneous current.
📌 السبب:
بما أن مربع التيار دائماً موجب (حتى عندما يكون التيار سالباً)، فإن القدرة تكون دائماً موجبة.
Since the square of current is always positive (even when current is negative), power is always positive.
📌 ملاحظة:
يمكن أيضاً التعبير عنها بـ $P = VI\cos\phi$ حيث $\cos\phi$ هو معامل القدرة، والقيمة المطلقة تجعل القدرة موجبة.
Alternatively, $P = VI\cos\phi$ where $\cos\phi$ is the power factor, and the absolute value makes power positive.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب. لأن القدرة تعتمد على مربع التيار
✅ Correct answer: B. Because power depends on the square of current
السؤال السابع:
Question 7:
إذا كانت القدرة القصوى لمولد تيار متردد 1000 واط، فما متوسط القدرة الناتجة؟
If the maximum power of an AC generator is 1000 W, what is the average power output?
📌 القانون:
متوسط القدرة = القدرة القصوى / 2
Average power = Maximum power / 2
📌 التعويض:
$P_{avg} = \frac{1000}{2} = 500$ واط
$P_{avg} = \frac{1000}{2} = 500$ W
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) 500 واط
✅ Correct answer: A) 500 W
السؤال الثامن:
Question 8:
سلك طوله 0.5 متر يتحرك بسرعة 3 م/ث عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.4 تسلا. ما اتجاه التيار الحثي وفقاً لقانون لينز؟
A wire of length 0.5 m moves at 3 m/s perpendicular to a magnetic field of 0.4 T. What is the direction of the induced current according to Lenz's law?
📌 قانون لينز:
التيار الحثي يكون في اتجاه يعارض التغير في التدفق المغناطيسي.
Lenz's law: induced current opposes the change in magnetic flux.
📌 قاعدة اليد اليمنى:
باستخدام قاعدة اليد اليمنى، نحدد اتجاه التيار ليكون إلى أعلى.
Using the right-hand rule, the current direction is upward.
[رسم توضيحي: اتجاه الحركة، المجال المغناطيسي، واتجاه التيار الحثي] [Diagram: Motion direction, magnetic field, and induced current direction]
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج) إلى أعلى
✅ Correct answer: C) Upward
السؤال التاسع:
Question 9:
إذا تم إدخال قطب شمالي لمغناطيس في ملف، ما نوع القطب الذي يتولد على وجه الملف المقابل للمغناطيس واتجاه التيار الحثي؟
If a north pole of a magnet is inserted into a coil, what type of pole is induced on the coil face facing the magnet, and what is the direction of the induced current?
📌 قانون لينز:
سيتولد قطب شمالي على وجه الملف ليعارض حركة القطب الشمالي للمغناطيس الداخل.
A north pole will be induced on the coil face to oppose the approaching north pole.
📌 قاعدة اليد اليمنى:
باستخدام قاعدة اليد اليمنى، يكون اتجاه التيار عكس عقارب الساعة.
Using the right-hand rule, the current direction is counterclockwise.
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) قطب شمالي، التيار عكس عقارب الساعة
✅ Correct answer: A) North pole, current counterclockwise
السؤال العاشر:
Question 10:
عرف الحث الذاتي وصف التأثير الناتج عن الحث الذاتي في دائرة تحتوي على ملف عندما يتم تشغيل التيار أو إيقافه فجأة.
Define self-inductance and describe its effect in a circuit containing a coil when current is suddenly switched on or off.
📌 تعريف الحث الذاتي:
هو خاصية الملف التي تعارض أي تغير في التيار المار فيه.
Self-inductance is the property of a coil that opposes any change in current flowing through it.
📌 التأثير عند تشغيل التيار:
يولد الملف تياراً مستحثاً يعارض زيادة التيار (يحاول إبطاء ارتفاع التيار).
When switched on, the coil induces a current opposing the increase (slows current rise).
📌 التأثير عند إيقاف التيار:
يولد الملف تياراً مستحثاً يحاول الحفاظ على التيار (يمنع انخفاض التيار بسرعة).
When switched off, the coil induces a current trying to maintain the current (prevents rapid decrease).
📌 المعادلة:
$\varepsilon = -L \frac{di}{dt}$ حيث L هو معامل الحث الذاتي.
$\varepsilon = -L \frac{di}{dt}$ where L is the self-inductance.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب. توليد تيار مستحث يعارض التغير في التيار الأصلي
✅ Correct answer: B. Induced current opposes the change in original current
السؤال الحادي عشر:
Question 11:
محول رافع للجهد عدد لفات ملفه الابتدائي 100 لفة وملفه الثانوي 500 لفة. إذا كان جهد الدخل 50 فولت، فما جهد الخرج؟
A step-up transformer has 100 turns on the primary and 500 turns on the secondary. If the input voltage is 50 V, what is the output voltage?
📌 قانون المحول:
$\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}$
Transformer law: $\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}$
📌 التعويض:
$V_s = V_p \times \frac{N_s}{N_p} = 50 \times \frac{500}{100} = 250$ فولت
$V_s = V_p \times \frac{N_s}{N_p} = 50 \times \frac{500}{100} = 250$ V
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج) 250 فولت
✅ Correct answer: C) 250 V
السؤال الثاني عشر:
Question 12:
لماذا تستخدم المحولات في شبكات نقل الطاقة لمسافات طويلة؟
Why are transformers used in long-distance power transmission networks?
📌 الفقد في الطاقة:
الفقد في الطاقة أثناء النقل $P_{loss} = I^2R$
Power loss during transmission $P_{loss} = I^2R$
📌 العلاقة:
الفقد يتناسب مع مربع التيار، لذا تقليل التيار يقلل الفقد بشكل كبير.
Loss is proportional to the square of current, so reducing current greatly reduces loss.
📌 دور المحول:
يستخدم المحول لرفع الجهد وبالتالي خفض التيار أثناء النقل لمسافات طويلة.
Transformers step up voltage (and step down current) for long-distance transmission.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ج) لزيادة الجهد وتقليل التيار وبالتالي تقليل الفقد في الطاقة
✅ Correct answer: C) To increase voltage and decrease current, reducing power loss
السؤال الثالث عشر:
Question 13:
إذا كان تردد موجة كهرومغناطيسية \(3\times10^{15}\;Hz\) احسب الطول الموجي مع العلم أن \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
If an electromagnetic wave has a frequency of \(3\times10^{15}\;Hz\), calculate its wavelength given \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
📌 قانون الموجة:
\(\lambda = \frac{c}{f}\)
Wave equation: \(\lambda = \frac{c}{f}\)
📌 التعويض:
\(\lambda = \frac{3\times10^8}{3\times10^{15}} = 1\times10^{-7}\;m\)
\(\lambda = \frac{3\times10^8}{3\times10^{15}} = 1\times10^{-7}\;m\)
✅ الإجابة الصحيحة هي: أ) \(1\times10^{-7}\;m\)
✅ Correct answer: A) \(1\times10^{-7}\;m\)
السؤال الرابع عشر:
Question 14:
ما الخاصية التي تختلف بين موجات الراديو AM و FM؟
What property differs between AM and FM radio waves?
📌 الفرق الرئيسي:
الفرق الرئيسي بين AM و FM هو طريقة تعديل الموجة الحاملة.
The main difference between AM and FM is the method of modulating the carrier wave.
📌 AM (تعديل السعة):
يتم تعديل سعة الموجة الحاملة وفقاً للإشارة الصوتية.
AM (Amplitude Modulation): amplitude of carrier wave varies with the audio signal.
📌 FM (تعديل التردد):
يتم تعديل تردد الموجة الحاملة وفقاً للإشارة الصوتية.
FM (Frequency Modulation): frequency of carrier wave varies with the audio signal.
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب) طريقة تعديل الموجة الحاملة
✅ Correct answer: B) Method of modulating the carrier wave
السؤال الخامس عشر:
Question 15:
إذا كانت سرعة موجة كهرومغناطيسية في مادة ما \(v=2\times10^{8}\;m/s\) احسب معامل انكسار لهذه المادة علماً بأن سرعة الضوء في الفراغ \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
If an electromagnetic wave travels at \(v=2\times10^{8}\;m/s\) in a material, calculate the refractive index given \(C=3\times10^{8}\;m/s\)
📌 قانون معامل الانكسار:
\(n = \frac{c}{v}\)
Refractive index: \(n = \frac{c}{v}\)
📌 التعويض:
\(n = \frac{3\times10^8}{2\times10^8} = 1.5\)
\(n = \frac{3\times10^8}{2\times10^8} = 1.5\)
✅ الإجابة الصحيحة هي: ب) 1.5
✅ Correct answer: B) 1.5
📐 حل المسائل التالية 📐 Solve the following problems
⏱️ الوقت: 90 دقيقة ⏱️ Time: 90 minutes
المسألة الأولى:
Problem 1:
تطبيق المعادلة (ق.د.ك = ب ل ع جاهـ) لتحديد مقدار القوة الدافعة الكهربائية المحركة لسلك يتحرك في مجال مغناطيسي. تطبيق المعادلة (ت = ق.د.ك/م) لحساب مقدار التيار المحرّض في سلك جزء من دائرة مغلقة. تطبيق قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه التيار المحرّض في سلك (جزء من دائرة مغلقة) يتحرك في مجال مغناطيسي.
Apply the equation (EMF = B L v sin θ) to determine the induced EMF in a wire moving in a magnetic field. Apply (I = EMF/R) to calculate the induced current. Apply the right-hand rule to determine the direction of induced current.
حل المسألة الأولى: Solution to Problem 1:
📌 1.
ق.د.ك = ب × ل × ع × جاهـ حيث:
EMF = B × L × v × sin θ where:
- ب: شدة المجال المغناطيسي (تسلا)B: magnetic field strength (T)
- ل: طول السلك (متر)L: wire length (m)
- ع: سرعة السلك (م/ث)v: wire speed (m/s)
- هـ: الزاوية بين اتجاه الحركة واتجاه المجال المغناطيسيθ: angle between motion and magnetic field
📌 2.
التيار: $I = \frac{EMF}{R}$ حيث $R$ هي المقاومة (أوم)
Current: $I = \frac{EMF}{R}$ where $R$ is resistance (Ω)
📌 3.
لتحديد اتجاه التيار: نستخدم قاعدة اليد اليمنى حيث يشير الإبهام لاتجاه الحركة، الأصابع لاتجاه المجال المغناطيسي، ويكون اتجاه التيار من راحة اليد.
To determine current direction: use right-hand rule (thumb → motion, fingers → field, current from palm).
المسألة الثانية:
Problem 2:
حساب القيم العظمى والفعالة للتيار والجهد والقدرة لمولد تيار متردد.
Calculate the maximum and RMS values of current, voltage, and power for an AC generator.
حل المسألة الثانية: Solution to Problem 2:
📌 1.
القيم العظمى (القصوى) هي القيم الذروية للجهد أو التيار.
Maximum (peak) values are the highest values of voltage or current.
📌 2.
القيم الفعالة تحسب من العلاقات:
RMS values are calculated from:
- الجهد الفعال = الجهد العظمى / √2$V_{RMS} = V_{max} / \sqrt{2}$
- التيار الفعال = التيار العظمى / √2$I_{RMS} = I_{max} / \sqrt{2}$
- القدرة الفعالة = الجهد الفعال × التيار الفعال × معامل القدرة (cos φ)$P_{avg} = V_{RMS} \times I_{RMS} \times \cos\phi$
📌 مثال:
إذا كان الجهد العظمى 311 فولت، فإن الجهد الفعال = 311/√2 ≈ 220 فولت.
If $V_{max} = 311$ V, then $V_{RMS} = 311/\sqrt{2} \approx 220$ V.
المسألة الثالثة:
Problem 3:
ربط نسبة اللفات في المحول بنسبة الجهد وتطبيق المعادلة في حل المسائل. تطبيق معادلة المحول المثالي لحل المسائل العددية.
Relate the turns ratio in a transformer to the voltage ratio and apply the equations. Apply the ideal transformer equation to solve numerical problems.
حل المسألة الثالثة: Solution to Problem 3:
📌 1.
معادلة المحول المثالي: $\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} = \frac{I_s}{I_p}$
Ideal transformer equation: $\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} = \frac{I_s}{I_p}$
📌 2.
القدرة الداخلة = القدرة الخارجة (في المحول المثالي): $V_p \times I_p = V_s \times I_s$
Input power = Output power (ideal): $V_p \times I_p = V_s \times I_s$
📌 مثال:
إذا كان لدينا محول برفع الجهد من 220V إلى 440V وكان عدد لفات الملف الابتدائي 1000 لفة، فإن عدد لفات الملف الثانوي = (440/220)×1000 = 2000 لفة.
If a transformer steps up 220V to 440V with $N_p = 1000$ turns, then $N_s = (440/220) \times 1000 = 2000$ turns.
المسألة الرابعة:
Problem 4:
تطبيق معادلة الموجة لحساب الطول الموجي أو التردد أو سرعة الموجات الكهرومغناطيسية. وصف بعض تطبيقات الأنواع المختلفة من الموجات الكهرومغناطيسية. حساب سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في أوساط مختلفة بثوابت عزل مختلفة.
Apply the wave equation to calculate wavelength, frequency, or speed of electromagnetic waves. Describe applications of different types of electromagnetic waves. Calculate the speed of electromagnetic waves in different media with different dielectric constants.
حل المسألة الرابعة: Solution to Problem 4:
📌 1.
معادلة الموجة: $v = f \times \lambda$
Wave equation: $v = f \times \lambda$
📌 2.
في الفراغ: سرعة الموجات الكهرومغناطيسية (c) = 3×10⁸ م/ث
In vacuum: speed of EM waves (c) = 3×10⁸ m/s
📌 3.
في الأوساط الأخرى: $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_r}}$ حيث $\epsilon_r$ هو ثابت العزل النسبي للمادة.
In other media: $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_r}}$ where $\epsilon_r$ is the relative permittivity.
📌 4.
التطبيقات:
Applications:
- موجات الراديو: البث الإذاعي والتلفزيونيRadio waves: broadcasting
- الأشعة تحت الحمراء: أجهزة التحكم عن بعدInfrared: remote controls
- الضوء المرئي: الرؤية والاتصالات البصريةVisible light: vision, fiber optics
- الأشعة السينية: التصوير الطبيX-rays: medical imaging
No comments:
Post a Comment