حل اسئلة الفصل الرابع – فيزياء السادس الاعدادي

✅ السؤال:

👂 إذا كان هناك مراقب يبعد 15 كيلومترًا عن مصدر الصوت (مثل انفجار أو صفارة)، وسرعة الصوت في الهواء هي $340 \, \frac{m}{s}$،
🔹 فما الزمن الذي يستغرقه الصوت للوصول إلى المراقب؟

✅ المعطيات:

• المسافة:

  $$X = 15 \, \text{km} = 15 \times 10^3 = 15000 \, \text{m}$$

• سرعة الصوت:

  $$V = 340 \, \frac{m}{s}$$

• مطلوب:

  $$\Delta t = ؟$$

✅ الحل:

نستخدم قانون حساب الزمن:

$$\Delta t = \frac{X}{V}$$ $$\Delta t = \frac{15000}{340} \approx \boxed{44.12 \, \text{ثانية}}$$

✅ الجواب النهائي:

$$\Delta t \approx \boxed{44.12 \, \text{ثانية}}$$

✅ السؤال (س1):

اختر العبارة الصحيحة لكل من العبارات الآتية:

🔸 أن تيار $I_d$ يتناسب مع:

📝 الخيارات:

a) المعدل الزمني للتغير في المجال المغناطيسي
b) ✅ المعدل الزمني للتغير في المجال الكهربائي
c) المعدل الزمني للتغير في تيار التوصيل
d) المعدل الزمني للتغير في الاستقطاب

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{b) المعدل الزمني للتغير في المجال الكهربائي}$$

✅ الشرح:

• التيار $I_d$ يُسمى تيار الإزاحة (Displacement Current).
• اقترحه ماكسويل ليكمل معادلاته الكهرومغناطيسية.
• ينشأ في العوازل بين لوحي المكثف، ويتناسب طرديًا مع المعدل الزمني لتغيّر المجال الكهربائي:

  $$I_d \propto \frac{dE}{dt}$$

✅ السؤال (س2):

🔸 إن تذبذب الإلكترونات الحرة في موصل ينتج موجات تُسمى:

📝 الخيارات:

a) موجات سينية
b) موجات أشعة كاما
c) موجات الأشعة تحت الحمراء
d) ✅ الموجات الراديوية

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{d) الموجات الراديوية}$$

✅ الشرح:

• عندما تهتز الإلكترونات الحرة في هوائي أو موصل كهربائي بتردد معين، فإنها تولّد موجات كهرومغناطيسية.
• إذا كان هذا التردد منخفضًا نسبيًا (من عدة كيلوهرتز إلى ميغاهرتز)، فإن الموجات الناتجة تُسمى موجات راديوية (Radio Waves).
• وهي تُستخدم في الإذاعة، التلفزيون، الهواتف اللاسلكية، والاتصالات.

✅ السؤال (س2):

🔸 إن تذبذب الإلكترونات الحرة في موصل ينتج موجات تُسمى:

📝 الخيارات:

a) موجات سينية
b) موجات أشعة كاما
c) موجات الأشعة تحت الحمراء
d) ✅ الموجات الراديوية

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{d) الموجات الراديوية}$$

✅ الشرح:

• عندما تهتز الإلكترونات الحرة داخل موصل (مثل هوائي)، فإنها تولد موجات كهرومغناطيسية.
• إذا كان تردد الاهتزاز منخفضًا (عدة كيلوهرتز إلى ميغاهرتز)، فإن الموجات الناتجة تُعرف باسم الموجات الراديوية.
• هذه الموجات تُستخدم في:
  📻 الإذاعة – 📺 التلفاز – 📱 الاتصالات اللاسلكية.

✅ السؤال (س3):

🔸 يتحدد مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في الأوساط المختلفة بواسطة:

📝 الخيارات:

a) مقدار السماحية الكهربائية لذلك الوسط
b) النفاذية المغناطيسية لذلك الوسط
c) حاصل جمع سماحية ونفاذية ذلك الوسط
d) ✅ مقلوب الجذر التربيعي لحاصل ضرب مقدار السماحية والنفاذية

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{d) مقلوب الجذر التربيعي لحاصل ضرب مقدار السماحية والنفاذية}$$

✅ الشرح العلمي:

• تعتمد سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط ما على خاصيتين فيزيائيتين للوسط هما:
  • السماحية الكهربائية $\varepsilon$
  • النفاذية المغناطيسية $\mu$
• القانون:

$$v = \frac{1}{\sqrt{\mu \varepsilon}}$$

حيث:

• $v$: سرعة انتشار الموجة الكهرومغناطيسية في الوسط
• $\mu$: النفاذية
• $\varepsilon$: السماحية

✅ السؤال (س4):

🔸 الموجات الكهرومغناطيسية التي تستعمل في أجهزة الرادار هي:

📝 الخيارات:

a) موجات الأشعة فوق البنفسجية
b) موجات أشعة كاما
c) موجات الأشعة السينية
d) ✅ موجات الأشعة الدقيقة (microwave)

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{d) موجات الأشعة الدقيقة (microwave)}$$

✅ الشرح:

• تُستخدم موجات الميكروويف (Microwaves) في أنظمة الرادار لأنها:
  • تمتلك ترددًا عاليًا نسبيًا.
  • يمكنها الانتشار لمسافات طويلة.
  • تنعكس بوضوح عن الأجسام.
  • دقيقة في تحديد الموقع والسرعة والاتجاه.

وهي تقع ضمن الطيف الكهرومغناطيسي بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء.

✅ السؤال (س5):

🔸 تتولد الموجات الكهرومغناطيسية عند:

📝 الخيارات:

a) مرور تيار مستمر في سلك موصل
b) حركة شحنة كهربائية بسرعة ثابتة في سلك موصل
c) ✅ حركة شحنة كهربائية معجلة في سلك موصل
d) وجود شحنات كهربائية ساكنة في سلك موصل

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{c) حركة شحنة كهربائية معجلة في سلك موصل}$$

✅ الشرح:

• لكي تتولد موجة كهرومغناطيسية يجب أن:
  • تتغير المجالات الكهربائية والمغناطيسية مع الزمن.
  • وهذا لا يحدث إلا عندما تتحرك الشحنة بتسارع (أي عندما تتغير سرعتها، مثل الاهتزاز أو التذبذب).

✔ الشحنة الساكنة → تولد مجالًا كهربائيًا فقط.
✔ الشحنة المتحركة بسرعة ثابتة → تولد مجالًا كهربائيًا ومغناطيسيًا ثابتًا.
✔ الشحنة المتسارعة → تولد موجات كهرومغناطيسية متغيرة تنتشر في الفضاء.

✅ السؤال (س6):

🔸 للحصول على كفاءة عالية في عمليتي الإرسال والتسلم يُستعمل هوائي طوله يساوي نصف طول الموجة، وذلك لأن:

📝 الخيارات:

a) مقدار الفولتية أكبر ما يمكن عند نقطة تغذية الهوائي
b) ✅ مقدار الفولتية أقل ما يمكن عند نقطة تغذية الهوائي
c) مقدار الفولتية والتيار أكبر ما يمكن عند نقطة تغذية الهوائي
d) مقدار الفولتية والتيار أقل ما يمكن عند نقطة تغذية الهوائي

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{b) مقدار الفولتية أقل ما يمكن عند نقطة تغذية الهوائي}$$

✅ الشرح المصحّح:

• في الهوائي الذي طوله نصف طول الموجة، تكون نقطة التغذية عادة في المنتصف.
• في هذه النقطة:
  • يكون التيار في أعلى قيمة له.
  • وتكون الفولتية (الجهد) أقل ما يمكن.
• وهذه الحالة مثالية لأن التيار العالي هو المسؤول عن إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية، ما يجعل الهوائي أكثر كفاءة.

✔️ إذن: كفاءة الإشعاع تعتمد على التيار، وليس الجهد فقط.

✅ السؤال (س7):

🔸 يمكن أن تُعجّل الشحنة الكهربائية في موصل عندما يؤثر فيه:

📝 الخيارات:

a) مجال كهربائي ثابت
b) ✅ مجال كهربائي متذبذب
c) مجال كهربائي ومجال مغناطيسي ثابتان
d) مجال مغناطيسي ثابت

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{b) مجال كهربائي متذبذب}$$

✅ الشرح:

• لكي تتحرك الشحنة الكهربائية وتتعجل (أي تتسارع)، لا يكفي وجود مجال ثابت، بل يجب أن يكون المجال الكهربائي متغيرًا مع الزمن (متذبذبًا).
• المجال المتذبذب يؤدي إلى تغير في القوة المؤثرة على الشحنة باستمرار، وبالتالي يزيد من تسارعها.
• وهذا هو الأساس في توليد الموجات الكهرومغناطيسية، حيث تهتز الشحنات الكهربائية تحت تأثير مجال كهربائي متغير.

✅ السؤال (س8):

🔸 في عملية التضمين الترددي (FM)، نحصل على موجة مضمّنة بسعة:

📝 الخيارات:

a) ثابتة وترددها ثابت
b) متغيرة وترددها متغير
c) ثابتة وترددها متغير ✅
d) متغيرة وترددها ثابت

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{c) ثابتة وترددها متغير}$$

✅ الشرح:

• في التضمين الترددي FM (Frequency Modulation):
  • تكون سعة الموجة الحاملة ثابتة.
  • بينما يتغير ترددها حسب الإشارة الصوتية أو المعلومات المراد نقلها.

✔️ هذا النوع من التضمين يستخدم بكثرة في إذاعات FM لأنه أقل تأثرًا بالتشويش مقارنة بتضمين السعة (AM).

✅ السؤال (س9):

🔸 تعكس طبقة الأيونوسفير في الجو الترددات الراديوية التي تكون:

📝 الخيارات:

a) ✅ ضمن مدى (2 – 30) MHz
b) ضمن مدى (30 – 40) MHz
c) ضمن مدى أكثر من 20 MHz
d) جميع الترددات الراديوية

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{a) ضمن مدى (2 – 30) \, \text{MHz}}$$

✅ الشرح:

• طبقة الأيونوسفير (Ionosphere) هي طبقة مشحونة في الغلاف الجوي.
• تعكس الترددات العالية من الموجات الراديوية (HF) وخاصة:

  $$من 2 إلى 30 \, \text{MHz}$$

• هذا الانعكاس يُستخدم في:
  • الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى.
  • البث الإذاعي على الموجات القصيرة.
  • الاتصالات العسكرية.

✔️ الترددات الأعلى من 30 MHz تخترق الأيونوسفير ولا تنعكس، لذا تُستخدم في الأقمار الصناعية والاتصالات الفضائية.

✅ السؤال (س10):

🔸 إن عملية الإرسال والتسلم للموجات الكهرومغناطيسية تعتمد على:

📝 الخيارات:

a) قطر سلك الهوائي
b) كثافة سلك الهوائي
c) ✅ الدائرة المهتزة في الهوائي
d) كل الاحتمالات السابقة

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{c) الدائرة المهتزة في الهوائي}$$

✅ الشرح:

• تُعد الدائرة المهتزة (المكوّنة من مكثف وملف) العامل الأساسي في توليد تردد الرنين المطلوب لإرسال أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية.
• عند الرنين، تكون كفاءة نقل الطاقة من وإلى الهوائي عالية جدًا.
• أما العوامل الأخرى (مثل القطر والكثافة) فهي ثانوية مقارنة بأهمية الدائرة المهتزة في تحديد التردد الأساسي.

✅ السؤال (س11):

🔸 في حال البث الإذاعي، تقوم اللواقط الصوتية بتحويل موجات الصوت المسموع إلى موجات سمعية بالتردد نفسه:

📝 الخيارات:

a) ✅ بعملية التضمين الترددي
b) بعملية التضمين السمعي
c) بفصل الترددات السمعية عن الترددات الراديوية
d) لا شيء مما ذكر

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{a) بعملية التضمين الترددي}$$

✅ الشرح:

• في البث الإذاعي، تُحوّل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية أولًا.
• ثم يتم تحميل (تضمين) هذه الإشارة على موجة حاملة عالية التردد باستخدام:
  • التضمين الترددي (FM) أو
  • التضمين السعوي (AM)

✔️ لذا، عملية التضمين الترددي FM تُعد من أهم خطوات إرسال الصوت عبر موجات الراديو.

✅ السؤال (س12):

🔸 صور التحسس النائي التي يعتمد فيها على مصدر الطاقة من القمر نفسه تُسمى:

📝 الخيارات:

a) صور غير نشطة
b) ✅ صور نشطة
c) صور الإشعاع المنبعث من الهدف
d) لا شيء مما ذكر

✅ الجواب الصحيح:

$$\boxed{b) صور نشطة}$$

✅ الشرح:

• التحسس النائي النشط (Active Remote Sensing):
  • يكون فيه مصدر الطاقة موجودًا داخل القمر الصناعي نفسه.
  • يُرسل القمر نبضات (مثل موجات رادارية أو ليزر)، ثم يستقبل الإشعاع المنعكس من سطح الأرض.
• أما التحسس غير النشط:
  • يعتمد على الطاقة الطبيعية مثل ضوء الشمس أو الحرارة المنبعثة من الأرض.

✔️ لذا، عندما يكون مصدر الطاقة من نفس القمر الصناعي، فإن الصور تُسمى صور نشطة.

✅ السؤال (س2):

🔸 هل كل الأسلاك الموصلة التي تحمل تيارًا تشع موجات كهرومغناطيسية؟ اشرح ذلك.

✅ الإجابة:

كلا… فقط الأسلاك التي تحمل تيارًا مترددًا هي التي تشع موجات كهرومغناطيسية، وذلك لأن حركة الشحنة في التيار المتردد (المتناوب) تتحرك بتعجيل تباطئي تارة وتسارعي تارة أخرى.

✅ الشرح المبسّط:

• التيار المستمر (DC): تتحرك فيه الشحنات بسرعة ثابتة → لا يولد موجات كهرومغناطيسية.
• التيار المتردد (AC): تتحرك فيه الشحنات بتغير مستمر في الاتجاه والتسارع → يولد مجالات كهربائية ومغناطيسية متغيرة → يُنتج موجات كهرومغناطيسية.

✔️ إذًا، فقط الأسلاك التي تحمل تيارًا مترددًا يمكن أن تكون مصدرًا للموجات الكهرومغناطيسية.