حل نموذج فرض الفصل الأول في الفيزياء للسنة الأولى متوسط: الدارة الكهربائية والنواقل والعوازل

أول فرض في الفيزياء للسنة الأولى متوسط يدور عادة حول وحدة الدارة الكهربائية البسيطة: ما العناصر؟ وما شروط توهج المصباح؟ وكيف نرسم الدارة؟ وما النواقل وما العوازل؟ وهذه الأسئلة بسيطة لكنها تضيع علامات كثيرة بسبب التعليل الناقص والرسم غير النظامي. تعرض الصفحة حلا مفصلا لنموذج كامل من وضعيتين، مع التعليل الذي يطلبه المصحح، ثم قواعد الرسم الصحيح.

الوضعية الأولى: خمس تركيبات كهربائية

المعطيات: خمس تركيبات لدارات فيها مولد ومصباح، وبعضها فيه صمام ضوئي أو قاطعة.

قواعد يجب حفظها قبل الحل

1. التيار الكهربائي يخرج من القطب الموجب للمولد، ويدور في الدارة، ويعود إلى القطب السالب.
2. لتتوهج المصباح يجب أن تكون الدارة مغلقة وفيها مولد.
3. الصمام الضوئي (LED) يمرر التيار في جهة واحدة: إذا كان السهم فيه في جهة مرور التيار مر التيار، وإلا منعه.
4. القاطعة المفتوحة تمنع مرور التيار.
5. بدون مولد لا تعد الدارة دارة كهربائية.

السؤال 1: ما حالة المصباح في كل تركيبة؟

ملاحظة: يتوهج المصباح في التركيبة الأولى (فالصمام في الجهة المسموحة). وأي خطأ في هذا الجواب يضيع علامة السؤال كله.

السؤال 2: أي تركيبة عملية؟ ولماذا؟

التركيبة رقم 5.

• الأولى والرابعة: يتوهج المصباح لكن لا قاطعة فيهما، فلا يمكن التحكم في إشعاله وإطفائه.
• الثانية: لا يتوهج.
• الثالثة: ليست دارة أصلا.
• الخامسة: فيها مولد وقاطعة ومصباح؛ فعند غلق القاطعة يتوهج المصباح، وعند فتحها ينطفئ، فنتحكم فيه كما نشاء.

التعريف: التركيبة العملية هي التي نتحكم فيها في تشغيل الجهاز وإيقافه.

السؤال 3: أعد رسم التركيبة 5 وحدد جهة التيار

نرسم الدارة على النحو التالي:

1. نرسم المولد برمزه النظامي: خطان متوازيان أحدهما أطول (القطب الموجب ⁦+⁩) والآخر أقصر (القطب السالب ⁦-⁩).
2. نرسم المصباح: دائرة بداخلها علامة ⁦X⁩.
3. نرسم القاطعة، ونجعلها مغلقة لأننا نحدد جهة التيار، وهو لا يمر في قاطعة مفتوحة.
4. نصل العناصر بأسلاك مستقيمة باستعمال المسطرة.
5. نضع أسهما صغيرة (ستة تكفي) تبين خروج التيار من القطب الموجب إلى المصباح فالقاطعة فالقطب السالب.

قواعد الرسم التي تحفظ علامتك

• ارسم بقلم الرصاص وبالمسطرة.
• كبر الرموز حتى تكون واضحة.
• لا تترك مسافة كبيرة بين خطي المولد.
• لا ترسم المصباح كأنه صورة حقيقية بل بالرمز النظامي.
• لا تكثر الأسهم.

الوضعية الثانية: عناصر الدارة والنواقل والعوازل

الجزء الأول: تسمية العناصر ووظائفها

نصيحة: كلمة «بطارية» تقبل من بعض الأساتذة، لكن الأفضل في المتوسط استعمال «عمود» أو «مولد». وإذا كانت القاطعة مرسومة مفتوحة فاكتب «قاطعة مفتوحة» ولا تكتفي بكلمة قاطعة.

الجزء الثاني: النواقل والعوازل

المطلوب: نصل بين النقطتين ⁦A⁩ و⁦B⁩ في دارة فيها مصباح مجموعة أجسام ونبين حالة المصباح ومرور التيار وطبيعة الجسم.

القاعدة العامة

• النواقل: المعادن (حديد، نحاس، ألمنيوم)، والجرافيت، والمحاليل المائية الشاردية (ماء مالح، ماء ليمون).
• العوازل: البلاستيك، والخشب الجاف، والزجاج، والمطاط، والماء النقي، والمحلول السكري.

لماذا الماء المالح ناقل والسكري عازل؟ لأن الملح ينحل في الماء إلى شوارد (أيونات) تنقل التيار، بينما السكر ينحل جزيئات متعادلة لا تحمل شحنات.

كيف تتأكد من جوابك في كل تركيبة؟

اتبع قائمة فحص من أربع نقاط: هل في الدارة مولد؟ هل هي مغلقة (لا قاطعة مفتوحة)؟ هل الصمام إن وجد في الجهة المسموحة؟ هل المصباح سليم وموصول؟ فإذا كانت الإجابة نعم عن الأربعة توهج المصباح، وإذا كانت لا عن واحدة فقط فهي سبب الانطفاء، فاكتبها في التعليل. وبهذه الطريقة تحل أي تركيبة ولو لم ترها من قبل.

أخطاء شائعة في هذا النموذج

• القول إن المصباح لا يتوهج في تركيبة فيها صمام في الجهة الصحيحة.
• نسيان أن الدارة بلا مولد لا تسمى دارة.
• رسم القاطعة مفتوحة عند تحديد جهة التيار.
• كتابة «يمر التيار» دون ذكر حالة المصباح.
• اعتبار الماء كله ناقلا.
• رسم المصباح أو المولد رسما غير نظامي.

تدريب مقترح

1. ارسم دارة فيها مولد وقاطعة مغلقة ومحرك، وحدد جهة التيار.
2. ما حالة المصباح إن عكسنا الصمام الضوئي في التركيبة الأولى؟ (ينطفئ)
3. صنف: خشب، نحاس، مطاط، ماء بحر، خل، قلم رصاص (الجرافيت). (ناقل: نحاس، ماء بحر، خل، الجرافيت؛ عازل: خشب، مطاط)

نصائح

• اقرأ الدارة من القطب الموجب فتتبع مسار التيار إلى السالب.
• اكتب في كل جواب النتيجة ثم لأن ثم السبب.
• اتبع المصطلحات التي أعطاك إياها أستاذك.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ محيي الدين أمين في فيديو «فرض الفصل الأول في الفيزياء للسنة الأولى متوسط: هل تستطيع حله دون أخطاء؟» هذا النموذج مع التصحيح.