📚

الحل النموذجي لـ الموضوع رقم 80 - فرض الفصل 2 - العلوم الفيزيائية - 3 متوسط

الحل النموذجي المعتمد والشامل

المستوى الدراسي: السنة الثالثة متوسط (التعليم المتوسط)
المادة: العلوم الفيزيائية
الفصل الدراسي: فروض الفصل الثاني
📌

الجزء الأول [12 نقطة]

التمرين الأول [06 نقاط]

التركيب التجريبي لتوليد الكهرباء وإشعال مصباح
الشكل مقتطع من الموضوع الأصلي — التركيب التجريبي لتوليد الكهرباء وإشعال مصباح

1. دور كل من المحرك والدينامو [1 ن]:

دور المحرك: تحويل الطاقة الكهربائية المستمدة من البطارية إلى طاقة ميكانيكية حركية (يدور بفعل التيار الكهربائي ويدير معه محور الدينامو). `[0.5 ن]`
دور الدينامو (المنوب): تحويل الطاقة الميكانيكية الحركية الناتجة عن دوران المحرك إلى طاقة كهربائية تُغذي المصباح الكهربائي. `[0.5 ن]`

2. السلسلة الوظيفية والسلسلة الطاقوية لهذا التركيب [2 ن]:

السلسلة الوظيفية للتركيب: `[1 ن]`

```

[ بطارية ] --------( تُغذي )--------> [ محرك ] --------( يُدير )--------> [ دينامو ] --------( يُغذي )--------> [ مصباح ]

( تتفرغ ) ( يدور ) ( يدور ) ( يتوهج )

```

السلسلة الطاقوية للتركيب: `[1 ن]`

```

[ بطارية ] --------( We )--------> [ محرك ] --------( Wm )--------> [ دينامو ] --------( We )--------> [ مصباح ]

( Ech ) ( Ec ) ( Ec ) ( Ei )

```

💡توضيح الرموز:
EchE_{ch}: طاقة كيميائية مخزنة في البطارية.
EcE_c: طاقة حركية ناتجة عن الدوران.
EiE_i: طاقة داخلية للمصباح.
WeW_e: نمط تحويل كهربائي.
WmW_m: نمط تحويل ميكانيكي.

3. السلسلة الطاقوية عند ربط المصباح مباشرة بواسطة بطارية أعمدة [1 ن]:

```

[ بطارية ] --------( We )--------> [ مصباح ]

( Ech ) ( Ei )

```

4. الحصيلة الطاقوية للبطارية والمصباح [2 ن]:

عند تشغيل المصباح بالبطارية مباشرة:

البطارية: تتناقص طاقتها الكيميائية (EchE_{ch}) من قيمة ابتدائية Ech1E_{ch1} إلى قيمة نهائية أقل Ech2E_{ch2} (سهم نازل داخل العمود).
المصباح: تزداد طاقته الداخلية (EiE_i) بفعل التوهج والحرارة من قيمة ابتدائية Ei1E_{i1} إلى قيمة نهائية Ei2E_{i2} (سهم صاعد داخل العمود).
الحصيلة الطاقوية للجملة (بطارية + مصباح) الجملة: { بطارية + مصباح } البطارية Ech1 Ech2 We المصباح Ei1 Ei2
رسم توضيحي تفاعلي — ديزاد مدرسة

التمرين الثاني [06 نقاط]

جدول بيانات استهلاك الأجهزة الكهرومنزلية
الشكل مقتطع من الموضوع الأصلي — جدول بيانات استهلاك الأجهزة الكهرومنزلية

1. إكمال (الجدول 01) مع توضيح خطوات الحساب [3 ن]:

🎯خاصية وقانون:

العلاقة بين الطاقة والاستطاعة والزمن هي:

E=P×t  ⟺  P=Et  ⟺  t=EPE = P \times t \iff P = \frac{E}{t} \iff t = \frac{E}{P}

مع مراعاة تجانس الوحدات الدولية: الجول (J\text{J})، الواط (W\text{W})، والثانية (s\text{s})، أو: الكيلواط ساعي (kWh\text{kWh})، الكيلواط (kW\text{kW})، والساعة (h\text{h}).

أولاً: ميكرو ويف (حساب زمن التشغيل tt بالثواني ss):
لدينا: P=500 WP = 500\text{ W} و E=33.5 kJ=33500 JE = 33.5\text{ kJ} = 33500\text{ J}.
تطبيق القانون:
t=EP=33500 J500 W=67 st = \frac{E}{P} = \frac{33500\text{ J}}{500\text{ W}} = 67\text{ s}

`[1 ن]`

ثانياً: آلة طهي بخارية (حساب الاستطاعة PP بالواط WW):
لدينا: t=45 min=4560 h=0.75 ht = 45\text{ min} = \frac{45}{60}\text{ h} = 0.75\text{ h} و E=0.6 kWh=600 WhE = 0.6\text{ kWh} = 600\text{ Wh}.
تطبيق القانون:
P=Et=600 Wh0.75 h=800 WP = \frac{E}{t} = \frac{600\text{ Wh}}{0.75\text{ h}} = 800\text{ W}

`[1 ن]`

ثالثاً: خلاط كهربائي (حساب الطاقة المستهلكة EE بـ kWhkWh):
لدينا: P=1.6 kWP = 1.6\text{ kW} و t=17 min=1760 h≈0.2833 ht = 17\text{ min} = \frac{17}{60}\text{ h} \approx 0.2833\text{ h}.
تطبيق القانون:
E=P×t=1.6 kW×1760 h=27.260 kWh≈0.453 kWhE = P \times t = 1.6\text{ kW} \times \frac{17}{60}\text{ h} = \frac{27.2}{60}\text{ kWh} \approx 0.453\text{ kWh}

`[1 ن]`

الجدول بعد الإكمال:

الجهاز الكهربائيزمن التشغيل ttاستطاعة تحويل الطاقة PPالطاقة المستهلكة EE
ميكرو ويف67 s\mathbf{67\text{ s}}500 W500\text{ W}33.5 kJ33.5\text{ kJ}
آلة طهي بخارية45 min45\text{ min}800 W\mathbf{800\text{ W}}0.6 kWh0.6\text{ kWh}
خلاط17 min17\text{ min}1.6 kW1.6\text{ kW}0.453 kWh\mathbf{0.453\text{ kWh}}

2. حساب تكلفة تشغيل الأجهزة خلال ثلاثي واحد [2 ن]:

حساب الطاقة الإجمالية المستهلكة خلال يوم واحد بالـ kWhkWh:
طاقة الميكرو ويف:
E1=33500 J3 600 000 J/kWh≈0.0093 kWhE_1 = \frac{33500\text{ J}}{3\,600\,000\text{ J/kWh}} \approx 0.0093\text{ kWh}
طاقة آلة الطهي:
E2=0.6 kWhE_2 = 0.6\text{ kWh}
طاقة الخلاط:
E3≈0.4533 kWhE_3 \approx 0.4533\text{ kWh}
الطاقة الكلية في اليوم الواحد:
Eيوم=E1+E2+E3=0.0093+0.6+0.4533=1.0626 kWhE_{\text{يوم}} = E_1 + E_2 + E_3 = 0.0093 + 0.6 + 0.4533 = 1.0626\text{ kWh}
حساب الطاقة المستهلكة خلال ثلاثي (90 يوماً):
Eثلاثي=Eيوم×90=1.0626×90≈95.63 kWhE_{\text{ثلاثي}} = E_{\text{يوم}} \times 90 = 1.0626 \times 90 \approx 95.63\text{ kWh}
حساب التكلفة الإجمالية (سعر 1 kWh=4.73 DA1\text{ kWh} = 4.73\text{ DA}):
التكلفة=Eثلاثي×4.73=95.634×4.73≈452.35 DA\text{التكلفة} = E_{\text{ثلاثي}} \times 4.73 = 95.634 \times 4.73 \approx 452.35\text{ DA}

`[2 ن]`

3. نصائح لمستعمل الأجهزة التي تشتغل بالطاقة الكهربائية [1 ن]:

1. عقلنة الاستهلاك بإطفاء الأجهزة عند عدم الحاجة إليها وعدم تركها في وضع الاستعداد (Veille).

2. تشغيل الأجهزة ذات الاستطاعة الكبيرة بالتناوب وليس في آن واحد.

3. اقتناء أجهزة كهرومنزلية ذات كفاءة طاقوية عالية (الفئة A). `[1 ن]`

📌

الجزء الثاني [08 نقاط]

الوضعية الإدماجية [08 نقاط]

1. دراسة استطاعة الأجهزة والرمز PMDPMD [3.5 ن]:

أ. مدلول الرمز PMDPMD: `[1 ن]`

يمثل الرمز PMDPMD باللغة الفرنسية: (Puissance Maximale / Moyenne Disponible)*، ويعني: الاستطاعة المتوسطة المتوفرة (أو الاستطاعة القصوى المتوفرة التي يسمح بها اشتراك سونلغاز والمضبوطة في القاطع الآلي).

ب. إمكانية تشغيل كل الأجهزة معاً والتعليل: `[2.5 ن]`
نحسب مجموع استطاعات جميع الأجهزة المتوفرة في المنزل:
Ptot=Pتلفاز+Pغسالة+Pثلاجة+Pمكواة+Pمجفف+PمدفأةP_{\text{tot}} = P_{\text{تلفاز}} + P_{\text{غسالة}} + P_{\text{ثلاجة}} + P_{\text{مكواة}} + P_{\text{مجفف}} + P_{\text{مدفأة}}
Ptot=120+2000+140+1200+1700+1800=6960 WP_{\text{tot}} = 120 + 2000 + 140 + 1200 + 1700 + 1800 = 6960\text{ W}
نحول الاستطاعة الكلية إلى الكيلوواط (kWkW):
Ptot=69601000=6.96 kWP_{\text{tot}} = \frac{6960}{1000} = 6.96\text{ kW}
نقارنها بـ PMDPMD:
Ptot=6.96 kW>PMD=6 kWP_{\text{tot}} = 6.96\text{ kW} > PMD = 6\text{ kW}
✅النتيجة والتعليل:

لا يستطيع ياسين تشغيل كل هذه الأجهزة معاً في نفس الوقت؛ لأن مجموع استطاعات الأجهزة (6.96 kW6.96\text{ kW}) يفوق الاستطاعة المتوفرة المحددة على الفاتورة والمضبوطة على القاطع الآلي (6 kW6\text{ kW})، مما يؤدي إلى قطع التيار الكهربائي تلقائياً لحماية التجهيزات وشبكة المنزل من الحمولة المفرطة.

2. حساب الطاقة المستهلكة من طرف منزل ياسين [2 ن]:

لحساب الطاقة المستهلكة، نأخذ الفرق بين الدليل (الرقم) الجديد والدليل القديم لعداد الكهرباء:
E=الرقم الجديد−الرقم القديمE = \text{الرقم الجديد} - \text{الرقم القديم}
E=30112−29500=612 kWhE = 30112 - 29500 = 612\text{ kWh}
الوحدة: الطاقة المستهلكة هي 612612 كيلواط ساعي (kWh\text{kWh}). `[2 ن]`

3. حساب تكلفة استهلاك الطاقة في منزل ياسين باحتساب الرسوم [2.5 ن]:

حساب ثمن استهلاك الطاقة الصافي (دون ضرائب):
المبلغ الصافي=الطاقة المستهلكة×سعر الكيلواط الساعي\text{المبلغ الصافي} = \text{الطاقة المستهلكة} \times \text{سعر الكيلواط الساعي}
المبلغ الصافي=612×2.5=1530 DA\text{المبلغ الصافي} = 612 \times 2.5 = 1530\text{ DA}
حساب التكلفة الإجمالية باحتساب الرسوم (الضرائب المستحقة):
التكلفة الإجمالية=المبلغ الصافي+مجموع الضرائب المستحقة\text{التكلفة الإجمالية} = \text{المبلغ الصافي} + \text{مجموع الضرائب المستحقة}
التكلفة الإجمالية=1530+294.1=1824.1 DA\text{التكلفة الإجمالية} = 1530 + 294.1 = 1824.1\text{ DA}

`[2.5 ن]`

✅النتيجة:

تكلفة استهلاك الطاقة في منزل ياسين باحتساب الرسوم هي: 1824.1 DA1824.1\text{ DA} (ألف وثمانمائة وأربعة وعشرون ديناراً جزائرياً و 10 سنتيم).