اختبار بنك الأسئلة: دوائر التيار المتردد والرنين (50 سؤالاً مصوراً)

تدريج الأميتر الحراري غير منتظم وتتباعد أقسامه كلما زادت شدة التيار كما في الشكل، والسبب الفيزيائي في ذلك هو أن:

للتغلب على الخطأ الصفري الناشئ عن تأثر سلك البلاتين والإيريديوم بحرارة الجو صيفاً وشتاءً، يُشد السلك على لوحة معدنية:

تتصل مقاومة صغيرة على التوازي (مجزئ تيار R_s) مع سلك البلاتين والإيريديوم في الأميتر الحراري كما بالشكل، بهدف:

يستقر مؤشر الأميتر الحراري عند قراءة معينة ويثبت عندما:

في دائرة تيار متردد تحتوي على مقاومة أومية نقية فقط متصلة بمصدر دينامو، أي من الآتي يصف العلاقة الطورية بين الجهد والتيار؟

عند مضاعفة تردد دينامو مهمل المقاومة الداخلية متصل بمقاومة أومية عديمة الحث R، فإن شدة التيار العظمى I_max في الدائرة:

المفاعلة الحثية لملف حث عديم المقاومة الأومية تعطى بالعلاقة X_L = 2π f L، وتقاس بوحدة:

في دائرة تيار متردد تحتوي على ملف حث مهمل المقاومة الأومية، يتقدم فرق الجهد V_L على شدة التيار I بربع دورة لأن:

عند توصيل ملف حث مهمل المقاومة الأومية بمصدر تيار متردد ذي ترددات عالية جداً (f → ∞)، فإن الملف يعمل كـ:

عند توصيل ملف حث عديم المقاومة الأومية ببطارية تيار مستمر (DC) ذات جهد ثابت بعد غلق الدائرة بفترة واستقرار التيار، فإن مفاعلته الحثية X_L تكون:

ثلاثة ملفات حث مهملة المقاومة الأومية معاملات حثها الذاتي 0.1 H و 0.2 H و 0.3 H متصلة على التوالي بمصدر تيار متردد تردده 50 Hz. تكون المفاعلة الحثية الكلية للمجموعة (باعتبار π = 3.14):

ثلاثة ملفات حث متماثلة متصلة على التوازي، معامل الحث الذاتي لكل منها 0.6 H، اتصلت المجموعة بمصدر تيار متردد 50 Hz. تكون المفاعلة الحثية الكلية للدائرة:

سعة المكثف الكهربي C ذي اللوحين المتوازيين تعطى بالعلاقة C = q / V، وتزداد سعة المكثف عملياً عند:

المفاعلة السعوية لمكثف سعته C تتصل بمصدر متردد تردده f تحسب من X_C = 1 / (2π f C)، وبالتالي فإن العلاقة البيانية بين X_C والتردد f هي علاقة:

يعمل المكثف الكهربي في دوائر التيار المستمر (DC) كـ ..........، بينما يسمح بمرور التيارات عالية التردد جداً (f → ∞) بسهولة لأنه يعمل كـ ..........:

في دائرة تيار متردد تحوي مكثفاً نقياً سعته C، فإن شدة التيار I وفرق الجهد بين اللوحين V_C يكون بينهما فرق طور مقداره:

أي من مكونات الدوائر الكهربية الآتية يستهلك الطاقة الكهربية ويحولها إلى طاقة حرارية؟

ثلاثة مكثفات سعة كل منها 30 μF، وصلت على التوالي معاً، ثم وصلت مجموعة أخرى مماثلة على التوازي. تكون السعة المكافئة في حالتي التوالي والتوازي على الترتيب:

ثلاثة مكثفات سعاتها 10 μF و 20 μF و 30 μF متصلة على التوازي مع مصدر تيار متردد، أي المكثفات يمر به تيار ذو قيمة عظمى أكبر؟

دائرة تيار متردد تحتوي على مقاومة أومية R = 40 Ω وملف حث نقي مفاعلته X_L = 30 Ω متصلين على التوالي بمصدر تيار متردد. تكون المعاوقة الكلية للدائرة Z وزاوية الطور θ:

في دائرة RL على التوالي، إذا كان فرق الجهد بين طرفي المقاومة V_R = 80 V، وفرق الجهد بين طرفي ملف الحث V_L = 60 V، فإن فرق الجهد الكلي للمصدر V_total يساوي:

دائرة تيار متردد تحوي مقاومة أومية R = 30 Ω ومكثفاً مفاعلته السعوية X_C = 40 Ω على التوالي. تكون المعاوقة الكلية للدائرة Z وزاوية الطور θ:

في دائرة RLC متصلة على التوالي، إذا كانت المفاعلة الحثية X_L = 80 Ω والمفاعلة السعوية X_C = 50 Ω والمقاومة R = 40 Ω. فإن خواص الدائرة تكون:

في دائرة RLC توالي، إذا كانت X_L = 30 Ω و X_C = 70 Ω و R = 30 Ω، فإن المعاوقة الكلية Z للدائرة تساوي:

تصل دائرة تيار متردد RLC على التوالي إلى حالة الرنين (Resonance) عندما:

عندما تكون دائرة RLC في حالة رنين، فإن زاوية الطور θ بين فرق الجهد الكلي وشدة التيار تكون:

في دائرة RLC في حالة رنين متصلة بمصدر جهده الفعال 200 V، إذا كان فرق الجهد عبر المقاومة الأومية V_R وعبر الملف V_L = 300 V، فإن فرق الجهد عبر المكثف V_C والجهد عبر طرفي المقاومة V_R يكونان:

تردد الرنين f₀ لدائرة RLC يعطى بالعلاقة الرياضية المشتقة من مساواة X_L = X_C وهي:

دائرة رنين معامل حث ملفها L وسعة مكثفها C، إذا زاد معامل الحث الذاتي للملف إلى 4 أمثاله وقُلت سعة المكثف إلى الربع، فإن تردد الرنين للدائرة:

دائرتا رنين الأولى بها ملف حثه L₁ وسعة مكثفها C₁ وتردد رنينها f₁، والثانية بها L₂ = 2 L₁ و C₂ = 8 C₁، فإن النسبة بين ترددي الرنين f₁ / f₂ تساوي:

في المنحنى البياني المقابل الذي يوضح تغير كل من X_L و X_C و R و Z مع التردد f، فإن نقطة تقاطع منحنَي X_L و X_C تمثل:

عند تقليل المقاومة الأومية R في دائرة الرنين مع ثبوت L و C، فإن قمة منحنى شدة التيار مقابل التردد:

إذا كان تردد المصدر المتصل بدائرة RLC أكبر من تردد الرنين للدائرة (f > f₀)، فإن خواص الدائرة تكون:

إذا كان تردد المصدر المتصل بدائرة RLC أقل من تردد الرنين للدائرة (f < f₀)، فإن خواص الدائرة تكون:

دائرة RLC في حالة رنين مع مصدر تيار متردد، أُدخل لوح من مادة عازلة (ثابت عزلها أكبر من الهواء) بين لوحي المكثف، ماذا يحدث لقراءة الأميتر الحراري في الدائرة؟

دائرة RLC في حالة رنين، أُدخل ساق من الحديد المطاوع داخل تجويف ملف الحث، فإن إضاءة المصباح المتصل بالدائرة:

تتكون الدائرة المهتزة في أجهزة الإرسال اللاسلكي أساساً من:

أثناء عمل الدائرة المهتزة، يحدث تبادل مستمر ودوري للطاقة بين:

تضمحل شحنة المكثف وشدة التيار في الدائرة المهتزة تدريجياً بمرور الزمن (اهتزاز مخمد Damped Oscillation) كما بالشكل بسبب:

للحصول على اهتزازات كهرومغناطيسية مستمرة غير مخمدة وثابتة السعة في الدائرة المهتزة، يلزم:

تستخدم دائرة الرنين في أجهزة الاستقبال اللاسلكي (الراديو) لاختيار المحطة المراد سماعها من خلال:

تستقبل دائرة الرنين إشارة المحطة الإذاعية وتمررها بوضوح عندما يكون تردد تيار الإشارة المستحثة f_s:

دائرة RLC على التوالي تتصل بمصدر جهده الفعال 220 V، ومقاومتها R = 30 Ω، ومفاعلتها الحثية X_L = 80 Ω ومفاعلتها السعوية X_C = 40 Ω. فإن القدرة الكهربية المستهلكة في الدائرة تساوي:

معامل القدرة في دائرة التيار المتردد يعرف بأنه جيب تمام زاوية الطور (cos θ = R / Z)، وتصل قيمته إلى أقصى قيمة ممكنة وتساوي الواحد الصحيح (cos θ = 1) في حالة:

في دائرة RLC توالي متصلة بمصدر تيار متردد، سجلت الفولتمترات القراءات الآتية: عبر المقاومة V_R = 40 V، عبر الملف V_L = 90 V، عبر المكثف V_C = 60 V. فإن قراءة فولتمتر متصل بين طرفي الملف والمكثف معاً (V_LC) تساوي:

في نفس الدائرة السابقة (V_R = 40 V, V_L = 90 V, V_C = 60 V)، فإن فرق الجهد الكلي للمصدر V_total يساوي:

عند مرور تيار مستمر شدته 5 A في سلك الأميتر الحراري يولد كمية معينة من الحرارة في الثانية، فإذا مر به تيار متردد ولد نفس كمية الحرارة في نفس المقاومة والزمن، فإن القيمة الفعالة للتيار المتردد I_eff وقراءة الأميتر تكونان:

في دائرة RLC توالي، يكون فرق الطور بين متجه الجهد عبر ملف الحث V_L ومتجه الجهد عبر المكثف V_C دائماً مساوياً:

دائرة تحتوي على ملف حث L = 0.1 H ومكثف C = 100 μF ومقاومة أومية R = 20 Ω متصلة بمصدر تيار متردد جهده 100 V وتردده 50 Hz. تكون المعاوقة الكلية Z وشدة التيار I_eff وزاوية الطور تقريباً (π = 3.14):