التصحيح النموذجي المفصل للموضوع رقم 117

الفرض الأول في مادة العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا - السنة الرابعة متوسط

---

📋 بطاقة الموضوع

---

🧪 الوضعية الأولى: ظواهر التكهرب

حل التجربة 1: دلك قضيبين (زجاج وإيبونيت)

1) نوع الشحنات المكتسبة:عند دلك القضيبين مع قطعة صوف (أو فرو):
- قضيب الزجاج (V) يكتسب شحنة كهربائية موجبة (+).
- قضيب الإيبونيت (E) يكتسب شحنة كهربائية سالبة (-).2) تفسير كيفية اكتساب كل قضيب للشفته:> - قضيب الزجاج: يفقد جزءًا من إلكتروناته (الإلكترونات الحرة) عند الدلك، فيصبح عدد البروتونات (الشحنة الموجبة) أكبر من عدد الإلكترونات، فيظهر عليه التكهرب الموجب.
> - قضيب الإيبونيت: يكتسب إلكترونات من القضيب الآخر، فيصبح عدد الإلكترونات (الشحنة السالبة) أكبر من عدد البروتونات، فيظهر عليه التكهرب السالب.> 💡 القاعدة: التكهرب ظاهرة تنتج عن انتقال الإلكترونات فقط، حيث الجسم الذي يفقد إلكترونات يتكهرب موجبًا، والجسم الذي يكتسب إلكترونات يتكهرب سالبًا.---

حل التجربة 2: تقريب قضيب من كاشف الكهرباء (الورقتين)

1) اسم الجهاز:الجهاز الموضح في الشكل هو كاشف الكهرباء (Electroscope à feuilles)، ويتكون من:
- ساق معدنية موصلة.
- ورقتان خفيفتان من الألمنيوم (أو الذهب) مثبتتان في أسفل الساق.
- قاعدة عازلة.2) وصف ما يحدث للورقتين + الرسم التوضيحي:عند تقريب قضيب مشحون (مثلاً سالب الشحنة) دون لمس الكاشف:
- تنجذب إلكترونات الساق المعدنية نحو الأعلى (بفعل تأثير القضيب السالب).
- يبقى أسفل الساق (الورقتان) بنقص في الإلكترونات (شحنة موجبة).
- تنفرج الورقتان عن بعضهما البعض (تتباعدان) بسبب تماثل شحنتيهما الموجبتين.الرسم التوضيحي:```
القضيب المشحون (-)
⬇
(تأثير بالحث)
│
──────┼────── (غطاء كاشف الكهرباء)
│ ↑
──────┼── (ساق معدنية، الإلكترونات تتجمع في الأعلى)
│
(+) (+) ← ورقتان مشحونتان بنفس الشحنة الموجبة → تتباعدان
↑ ↑
ورقة 1 ورقة 2
```3) تبديل الساق المعدنية بساق خشبية:عند استبدال الساق المعدنية بساق من الخشب الجاف (عازل):
- الخشب الجاف ناقل سيء للكهرباء (عازل).
- لذلك لا تنتقل الشحنات الكهربائية إلى أسفل الساق.
- النتيجة: تبقى الورقتان منغلقتان (لا تنفرجان).> التعليل: الخشب الجاف مادة عازلة لا تسمح بمرور وانتقال الشحنات الكهربائية، لذا لا يمكن التكهرب بالحث في هذه الحالة.---

⚡ الوضعية الثانية: تركيب الإنارة على الدراجة

1) اسم الجهاز وعناصره المرقمة:

الجهاز هو: المولد الكهربائي (Dynamo - الداينامو)العناصر الأساسية للمولد:
- عنصر دوّار (الدوار): ملف من سلك نحاسي معزول.
- عنصر ثابت (الجزء الثابت): مغناطيس قوي.
- الفرشتان (Brushes): تسمحان بمرور التيار الكهربائي إلى الدارة الخارجية.
- منبع حركة ميكانيكية: دوران العجلة.

2) اسم الظاهرة والعناصر الأساسية:

الظاهرة: التحريض الكهرومغناطيسي (أو ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي).العناصر الأساسية لحدوث الظاهرة:
1. مغناطيس (لتوليد حقل مغناطيسي).
2. موصل متحرك (ملف) يدور ضمن الحقل المغناطيسي.
3. حركة ميكانيكية (دوران) بين الموصل والحقل المغناطيسي.

3) شرح كيفية إنتاج التيار:

عند دوران الملف داخل الحقل المغناطيسي للمغناطيس، تتغير كمية الحقل المغناطيسي الذي يجتازه الملف باستمرار، مما يؤدي إلى توليد قوة محركة كهربائية (ق.م.ك) بين طرفي الملف، فتنتقل الشحنات الكهربائية في الدارة الخارجية ويظهر تيار كهربائي محرّض.> كلما زادت سرعة الدوران، زادت قيمة التوتر الكهربائي المتولد.

4) نوع التيار الناتج:

التيار الناتج عن الداينامو هو تيار متناوب جيبي (Tension sinusoïdale)، لأن قطبية التوتر تتغير دوريًا كل نصف دورة.---

5) تحليل القيم المقاسة:

استنتاج القيم القصوى (MAX):نعلم أن:
$$U_{max} = U_{eff} \times \sqrt{2}$$
$$I_{max} = I_{eff} \times \sqrt{2}$$وبما أن $\sqrt{2} \approx 1.414$:$$U_{max} = 10.6 \times 1.414 = 14.99 \approx 15 \text{ V}$$$$I_{max} = 0.1 \times 1.414 = 0.1414 \approx 0.14 \text{ A} = 141.4 \text{ mA}$$---

6) حساب الدور T للتيار:

تردد التيار: $f = 20 \text{ Hz}$$$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{20} = 0.05 \text{ s} = 50 \text{ ms}$$---

7) رسم منحنى التوتر على راسم الاهتزاز المهبطي:

المعطيات:
- الحساسية الرأسية: $S_v = 5 \text{ V/div}$
- الحساسية الأفقية: $S_h = 25 \text{ ms/div}$حساب سعة المنحنى (عدد التدريجات الرأسية):
$$Y_{max} = \frac{U_{max}}{S_v} = \frac{15}{5} = 3 \text{ div}$$حساب نصف الدور (عدد التدريجات الأفقية):
$$\frac{T}{2} = \frac{50}{2} = 25 \text{ ms} \Rightarrow \frac{25}{25} = 1 \text{ div}$$الجدول الإحداثي لرسم المنحنى:الرسم:```
U(V)
↑
+15 | ╱‾╲ ╱‾╲
| ╱ ╲ ╱ ╲
0 |═══╱══════╲══════╱══════╲═════→ t(ms)
| ╲ ╱ ╲ ╱
-15 | ╲_╱ ╲_╱

0 25 50 75 100 125 150
```
- سعة الموجة: 3 تدريجات رأسية (1 div = 5V)
- نصف الدور: 1 تدريجة أفقية (1 div = 25ms)---

🔥 الوضعية المقترحة (الأمن الكهربائي المنزلي)

تحليل المخطط وملاحظة الأخطاء:1) السبب الحقيقي لنشوب الحريق:من خلال المخطط، يُلاحظ أن التقني:
- لم يستعمل قاطعًا آليًا (قاطع التيار العام / Disjoncteur) للحماية من فرط الشدة.
- لم يستعمل صهيرة (Fusible) مناسبة تحمي من ارتفاع التيار.
- وُجد تماس كهربائي (court-circuit) أو زيادة في شدة التيار لم يجد ما يوقفه، مما أدى إلى ارتفاع درجة حرارة الأسلاك وحدوث حريق.> إذن: السبب الرئيسي هو غياب جهاز الحماية من فرط الشدة (القاطع الآلي أو الصهيرة).2) جهاز الحماية المهم الذي لم يستعمله التقني:القاطع الآلي (Le disjoncteur général) أو الصهيرة (Le fusible)، وهو جهاز يُركّب على مدخل الدارة الكهربائية ليقوم بفتح الدارة آليًا عند تجاوز شدة التيار للقيمة المسموح بها.3) جميع الأخطاء الواردة في المخطط:4) إعادة رسم المخطط مع شروط الأمن:```
┌─────────┐
L ─┤ │─────┬───────────┬─────────── (مأخذ تيار مؤرض)
│ قاطع │ │ │
N ─┤ آلي │ │ ┌────┴────┐ (مأخذ تيار مؤرض آخر)
│ عام │ │ │ │
└─────────┘ │ Lampe 1 │
│ │ (مصباح 1)│
│ │ │ │
│ │ Lampe 2 │
│ │ (مصباح 2)│
│ └────┬────┬───┘
│ │ │
─────┴───────────────┴────┴────────── N
تأريض (Terre) ⏚
```شروط الأمن الواجب توفرها:
1. ✅ قاطع آلي عام عند مدخل الدارة.
2. ✅ كل مأخذ تيار مزود بـ طرف تأريض (Terre).
3. ✅ كل مصباح محمي بـ صهيرة خاصة به.
4. ✅ توصيل المصابيح على التوازي وليس التسلسل.
5. ✅ فصل واضح بين سلك الطور (L) البني والمحايد (N) الأزرق والتأريض (T) أصفر/أخضر.---

📊 سلم التنقيط التفصيلي (20 نقطة)

الوضعية الأولى (8 نقاط)

الوضعية الثانية (8 نقاط)

الوضعية المقترحة - الأمن الكهربائي (6 نقاط)

> المجموع الكلي: 6 + 7 + 5 = 18 → يُضاف إليها نقطتان على الإجابات المتميزة (تقرير، تنظيم، دقة اللغة) = 20/20---

🎯 توجيهات منهجية للتحضير والاجتهاد

❌ الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها:

1. الخلط بين نوعي شحنة الزجاج والإيبونيت: يجب الحفظ أن الزجاج يفقد إلكترونات (+) والإيبونيت يكتسب إلكترونات (-) عند الدلك بالصوف.2. نسيان الجذر التربيعي √2 في حساب القيم القصوى:
$$U_{max} = U_{eff} \times \sqrt{2} \quad \text{وليس} \quad U_{max} = U_{eff} \times 2$$3. الخلط بين التسلسل والتفرع عند ربط أجهزة القياس:
- الأمبير متر دائمًا على التسلسل (في الدارة).
- الفولط متر دائمًا على التفرع (بين طرفي العنصر).4. سوء قراءة المخطط الكهربائي: يجب التأكد من أن الصهيرة توضع على سلك الطور (L) وليس المحايد (N).5. رسم منحنى غير متناظر: يجب احترام أن منحنى التوتر المتناوب الجيبي متماثل حول محور الزمن.

✅ نصائح ذهبية لكسب النقاط الكاملة:

- 📌 استعمل الرموز العلمية بدقة ($U_{max}$، $I_{eff}$، $T$، $f$).
- 📌 اكتب وحدة كل قيمة (V, A, s, ms, Hz).
- 📌 حافظ على تنظيم الورقة (عناوين واضحة، ترقيم للأسئلة).
- 📌 استعمل الألوان في الرسم (أحمر للطور، أزرق للمحايد، أصفر/أخضر للتأريض).
- 📌 اقرأ الموضوع مرتين قبل الإجابة لتجنب نسيان الأسئلة.
- 📌 احتفظ بـ 5 دقائق للمراجعة النهائية.> "التكرار المنهجي والمراجعة المنتظمة هما مفتاح النجاح في الفرض"بالتوفيق لجميع التلاميذ 🎓