حل نموذج فرض الفصل الأول في الفيزياء للسنة الأولى متوسط (النموذج الرابع): الرموز النظامية والصمام الضوئي والنواقل والعوازل

يتكرر في فروض الفصل الأول لفيزياء السنة الأولى متوسط ثلاثة أنواع من الأسئلة: رموز عناصر الدارة ووظائفها، وتحليل دارة فيها مولد ومصباح وربما صمام ضوئي، وجدول المواد الناقلة والعازلة. ومن أتقنها استطاع الإجابة عن أي نموذج بتغيير بسيط في الأعداد أو العناصر. تعرض الصفحة حلا مفصلا لنموذج من ثلاثة تمارين، مع نصائح الرسم التي تحفظ علامة المنهجية، وتنبيهات إلى الأسئلة الملتبسة مثل «قلم الرصاص».

التمرين الأول: الرموز النظامية والوظائف

المطلوب: أكمل الجدول بالرمز النظامي لكل عنصر ووظيفته، والعناصر هي: المصباح، والبطارية (المولد)، والمحرك، والقاطعة المفتوحة، وأسلاك التوصيل.

قواعد الرسم

1. المطلوب هو الرمز النظامي لا رسم الجهاز بشكله الحقيقي.
2. ارسم بقلم الرصاص وبالمسطرة.
3. كبّر الرمز حتى يكون واضحا.
4. للقاطعة المفتوحة ارسم فتحة بين نقطتين، أما المغلقة فتكون الشرطة موصولة.

التمرين الثاني: دارة فيها صمام ضوئي

المعطيات: دارة فيها مولد وقاطعة ومصباح وصمام ضوئي (LED)، والتيار يخرج من القطب الموجب للمولد، ويظهر في الرسم سهمان يبينان جهة مرور التيار.

السؤال 1: هل يتوهج المصباح؟ علل

نعم، يتوهج المصباح.

التعليل: الصمام الضوئي لا يمرر التيار إلا في جهة واحدة، هي جهة السهم المرسوم فيه. وفي هذه الدارة الصمام موصول في جهة مرور التيار نفسها، فيمر التيار عبره إلى المصباح فيتوهج.

وتذكر القاعدة: لو كان الصمام موصولا في الجهة المعاكسة لمنع مرور التيار فلا يتوهج المصباح.

السؤال 2: هل القاطعة مفتوحة أم مغلقة؟

القاطعة مغلقة، لأن الدارة لا تحتوي أي فتحة، فالتيار يعبرها ويصل إلى المصباح. (قد يرسم الشكل نقطتين متقاربتين فيظن بعض التلاميذ أنها فتحة؛ والمعيار الحاسم هو توهج المصباح.)

السؤال 3: أعد رسم الدارة موضحا جهة التيار

1. ارسم الدارة على ورقة الإجابة بقلم الرصاص.
2. ارسم المولد والمصباح والصمام والقاطعة مغلقة (لأننا نحدد جهة تيار يمر).
3. ضع أسهما على أسلاك التوصيل أو بجانبها (بحسب ما علمك أستاذك) تبدأ من القطب الموجب وتنتهي عند القطب السالب.

قاعدة: جهة التيار الاصطلاحية دائما من القطب الموجب إلى القطب السالب خارج المولد.

التمرين الثالث: جدول النواقل والعوازل

المطلوب: ضع علامة ⁦X⁩ في الخانة المناسبة لكل مادة توصل بين نقطتين في دارة مغلقة فيها مصباح (يتوهج / لا يتوهج، ناقل / عازل).

قاعدة الماء

إذا ذكر الماء دون تحديد فاعتبره ناقلا (ماء الحنفية)، وإذا حدد «مقطرا» أو «نقيا» فهو عازل.

مسألة قلم الرصاص

• «غرافيت قلم الرصاص» أو «سن القلم الرصاص»: ناقل، فالمصباح يتوهج.
• «قلم الرصاص» وحده: إذا وصلت الدارة من جسمه الخشبي فهو عازل. أما إذا لمس سلكا الدارة سن الجرافيت فيتوهج. فاقرأ السؤال بتأن وانظر هل يتحدث عن الجرافيت أم عن القلم كاملا، واتبع ما علمك أستاذك.

لماذا يعمل الصمام الضوئي في اتجاه واحد؟

الصمام الضوئي (LED) قطعة إلكترونية تسمح بمرور التيار من قطبه الموجب (المصعد) إلى قطبه السالب (المهبط) فقط، ولذلك يرسم رمزه على شكل سهم مثلث يشير إلى الجهة المسموحة. وتستفيد منه الأجهزة في الإضاءة المنخفضة الاستهلاك ومؤشرات التشغيل. وعندما تعكس طرفيه تنقطع الدارة فلا يتوهج هو ولا المصباح الموصول معه. وهذا هو السؤال المتكرر: حدد جهة الصمام بالنسبة لجهة التيار، ثم أجب بنعم أو لا مع التعليل.

لماذا الجرافيت ناقل والبلاستيك عازل؟

في المعادن والجرافيت توجد شحنات (إلكترونات) حرة الحركة تنقل التيار عبر المادة، أما في البلاستيك والمطاط والزجاج فالإلكترونات مرتبطة بذراتها ولا تتحرك بحرية، فلا يمر التيار. ولذلك تغلف الأسلاك بالبلاستيك لحماية الأيدي، وتصنع المقابض والقفازات من العازل. وتجربة بسيطة في القسم تثبت الفرق: نصل المادة بين طرفين في دارة فيها مصباح، فإن توهج فهي ناقلة وإلا فعازلة.

توزيع العلامات المتوقع

وإذا أخطأت في رمز، فلا تخسر الوظيفة، فاكتب كل ما تعلمته.

أخطاء شائعة في هذا النموذج

1. رسم المصباح كأنه صورة حقيقية.
2. القول إن الصمام يمرر التيار في الاتجاهين.
3. اعتبار كل أنواع الماء ناقلة.
4. نسيان إغلاق القاطعة عند رسم جهة التيار.
5. وضع الأسهم من القطب السالب إلى الموجب.
6. التعليل بعبارة «لأنه ناقل» فقط دون ذكر المادة.

نصائح

• احفظ الجدولين: الرموز والوظائف، والنواقل والعوازل.
• اكتب النتيجة ثم لأن ثم السبب.
• اتبع طريقة أستاذك في وضع الأسهم.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ محيي الدين أمين في فيديو «هل تستطيع حل هذا الفرض؟ فرض الفصل الأول في الفيزياء والتكنولوجيا للسنة الأولى متوسط» هذا النموذج الرابع من سلسلة فروض الفصل الأول.