صفحة ١٥٥
انظر إلى جدول البيانات الأعلى؛ يطلب منك تدوين الملاحظات حول حجب موجات الراديو في حزمتي AM وFM باستخدام حواجز مختلفة مثل ذراع الشخص أو صندوق فلزي أو أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي. في الأسئلة من 4 إلى 7، جرب حجب المذياع بذراعيك داخل الغرفة، أو بوضع الكرتون، أو الصندوق المغطى بالألومنيوم، أو الصندوق الشبكي، أو الصندوق الفلزي، ولاحظ كيف يتأثر استقبال الإشارة وتغيير المحطة. في قسم التحليل، يطلب منك تحديد أي المواد أكثر فاعلية لحجب موجات الراديو، واستخدام الأرقام لحساب الطول الموجي لكل تردد باستخدام العلاقة حيث ، والمقارنة بين الطول الموجي واتساع الفتحات، وتفسير البيانات لمعرفة الصفات المشتركة للمواد الحاجمة، ثم شرح المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تمنع وصول الراديو.
صفحة ١٥٦
انظر إلى عنوان الصفحة: الهواتف الخلوية Cellular Phones، وتأمل كيف تطور استخدام الجوال من جهاز نادر وباهظ الثمن إلى جهاز شائع. انظر إلى طريقة تقسيم الشركات للمدن إلى مناطق صغيرة تسمى الخلايا، ولكل خلية شكل سداسي مساحته تقريباً ويتغير حسب طبيعة المنطقة لتقليل استهلاك الأجهزة للطاقة، حيث توجد محطة أساسية في كل خلية تحتوي على معدات وأجهزة راديوية لترسيب وتلقي الإشارة من هاتفك. تذكر أن الهواتف الخلوية تستخدم موجات راديوية لإرسال المعلومات واستقبالها من المحطات الأساسية، ويعمل الهاتف مرسلاً ومستقبلاً في آن واحد محولاً الصوت إلى موجه راديوية والعكس. في أسئلة التفكير الناقد، فسر من أين اكتسبت الهواتف الخلوية هذا الاسم، وقارن بينها وبين أجهزة المذياع AM وFM، وفسر لماذا تعد المرسلات القليلة القدرة في الهواتف الخلوية مهمة في المحافظة على إبقاء وزن الهاتف الخلوية خفيفة.
صفحة ١٥٧
انظر إلى مراجعة الفصل 5. في القسم الأول المتعلق بتفاعلات المجالات الكهربائية والمغناطيسية والمادة، تذكر المفاهيم الرئيسة مثل النظير ومطياف الكتلة، حيث قيست النسبة بين شحنة الإلكترون وكتلته من قبل تومسون باستخدام الاتزان بين مجالين كهربي ومغناطيسي في أُنوب أشعة المهبط بالقانون ، ويمكن إيجاد كتلة الإلكترون بربط نتائج تومسون بقياسات مليكان. أما في القسم الثاني المتعلق بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء، تذكر أن الموجات الكهرومغناطيسية تقترن بمجالين كهربائي ومغناطيسي متغيّرين ومتحركين معاً في الفضاء، والطول الموجي للموجة يساوي سرعتها مقسومة على ترددها بالقانون ، وفي الفراغ تنتشر بالسرعة سرعة الضوء. تذكر أيضاً أن التيار الكهربائي المتغيّر في هوائي الإرسال يولد موجات كهرومغناطيسية تنقل الطاقة أو المعلومات في الأوساط المادية أو الفراغ، وأن الكهروإجهادية خاصية للبلورات تسبب لها انحناء أو تشوهاً وتولد اهتزازات كهربائية.
صفحة ١٥٨
انظر إلى خريطة المفاهيم في الأعلى، وأكملها باستخدام المصطلحات والرموز الآتية: ، ، مجال مغناطيسي، وموجات كهرومغناطيسية، وتنتقل بسرعة الضوء، ومجال كهربائي، . في تطبيق المفاهيم، يطلب في السؤال 37 استخدام أنبوب تومسون الموضح في المسألة السابقة لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي اللازم لحرف حزمة الإلكترونات، وفي السؤال 38 بيّن أن وحدات هي وحدات السرعة نفسها. في إتقان المفاهيم، أجب عن مقدار كل من كتلة الإلكترون وشحنته في السؤال 29، وما النظائر في السؤال 30، وما الزاوية بين اتجاه المجال المغناطيسي الحثي واتجاه المجال الكهربائي المتغير دائماً في السؤال 31، ولماذا يجب استخدام مولد تيار متناوب لتوليد الموجات الكهرومغناطيسية وإذا استخدم مولد مستمر فمتى يمكنه توليد موجات كهرومغناطيسية في السؤال 32. وفي السؤال 33، ابث سلك هوائي رأسي موجات راديو، ارسم الهوائي وكلّاً من المجالين الكهربائي والمغناطيسي المتولّدين.
صفحة ١٥٩
انظر إلى أسئلة إتقان حل المسائل. في المسألة 44، تتحرك إلكترونات بسرعة خلال مجال كهربائي مقداره ، واحسب مقدار المجال المغناطيسي الذي يجب أن يتعرض له مسار الإلكترونات حتى لا تنحرف. في المسألة 45، يتحرك بروتون في مسار دائري نصف قطره في مجال مغناطيسي مقداره ، واحسب مقدار سرعته. في المسألة 46، دخل بروتون مجالاً مغناطيسياً مقداره بسرعة ، واحسب مقدار نصف قطر المسار الدائري الذي يسلكه. في المسألة 47، تسارع إلكترون خلال فرق جهد مقداره ، فما مقدار المجال المغناطيسي الذي يجب أن يتحرك فيه الإلكترون لينحرف في مسار دائري نصف قطره ؟ تذكر استخدام القوانين المناسبة لكل مسألة مثل أو أو .
صفحة ١٦٠
انظر إلى مسائل تقوييم الفصل 5. في المسألة 54، الماسح الضوئي لشريط الشِفْرة يستخدم الماسح الضوئي لشريط الشِفْرة مصدر ضوء ليُسْر طوله الموجي ، أوجِد تردد مصدر شعاع الليزر. في المسألة 55، ما الطول الهوائي اللازم لاستقبال إشارة راديو ترددها ؟ في المسألة 56، موجة كهرومغناطيسية EM ترددها تبث خلال كابل محوري ثابت العزل الكهربائي له ، ما مقدار سرعة انتشار الموجات؟ في المسألة 57، الهاتف الخلوى يعمل جهاز إرسال هاتف خلوي على موجات حاملة ترددها ، ما طول هوائي الهاتف الأمثل لالتقاط الإشارة؟ لاحظ أن الهوائيات ذات الطرف الواحد تولد قوة دافعة كهربائية عظمى عندما يكون طول الهوائي فيه مساوياً ربع الطول الموجي للموجة. تذكر استخدام القانون عند الحاجة.
صفحة ١٦١
انظر إلى قسم الكتابة في الفيزياء في أعلى الصفحة؛ السؤال 64 يطلب منك كتابة تقرير في صفحة أو صفحتين تبين فيه عمل جهاز التحكم عن بُعد لكل من التلفاز والفيديو وجهاز DVD، والذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء، واشرح لماذا لا يحدث تداخل بين الأجهزة عند استخدام جهاز التحكم عن بُعد المتعدد الأغراض، مع ضرورة أن يحوي تقريرك مخططات وأشكالاً. أما في قسم مراجعة تراكمية، فالسؤال 65 يطلب منك حساب مقدار المجال المغناطيسي المؤثر في سلك طوله يحمل تياره مقداره عمودياً على مجال مغناطيسي، فإذا كانت القوة المؤثرة في السلك ، فما مقدار المجال المغناطيسي؟ وفي السؤال 66، إذا حُرِّك سلك يمتد من الشمال إلى الجنوب نحو الشرق داخل مجال مغناطيسي يتجه إلى أسفل نحو الأرض، فما اتجاه التيار الحثي المتولد في السلك؟
صفحة ١٦٢
انظر إلى أسئلة الاختيار من متعدد في اختبار مقنن. في السؤال 1، عندما يتحرك جسيم مشحون في مسار دائري، اختر الإقامة الصحيحة من الخيارات المتعلقة باتجاه القوة المغناطيسية والسرعة المتجهة والمركز. في السؤال 2، إذا كان نصف قطر مسار حركة بروتون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم مقداره يساوي ، فما مقدار السرعة المتجهة للبروتون؟ استخدم العلاقة للوصول إلى الإجابة الصحيحة. في السؤال 3، إذا كان ثابت العزل الكهربائي للميكا ، فما مقدار سرعة الضوء في الميكا؟ احسبها بقسمة سرعة الضوء في الفراغ على جذر ثابت العزل. في السؤال 4، تبث محطة راديوية موجاتها بطول موجي ، فما مقدار تردد هذه الموجات؟ استخدم العلاقة . في السؤال 5، في أي الحالات الآتية لا تولد موجة كهرومغناطيسية؟ حلل الخيارات بين تيار مستمر وتيار متردد. في السؤال 6، تتحرك حزمة بروتونات عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره في مسار دائري نصف قطره ، فإذا كانت كتلة كل بروتون تساوي ، فما مقدار سرعة البروتونات المكونة للحزمة؟
صفحة ١٦٣
انظر إلى الأسئلة الممتدة في اختبار مقنن؛ السؤال 7 يطلب منك حساب مقدار سرعة ديوترون (نواة الديوتريوم) كتلته وشحنته ، في مسار دائري نصف قطره داخل مجال مغناطيسي مقداره . لفهم كيفية حل هذه المسألة، تذكر قانون حركة الشحنة في مجال مغناطيسي حيث قوة لورنتز المغناطيسية تكافئ القوة المركزية: ، ومنها تستطيع استنتاج قانون السرعة . عوّض بالقيم المعطاة: الشحنة تعادل تقريباً ، والكتلة والقطر والمجال المغناطيسي معلومة، لتجد الناتج بدقة. تأكد من ملاحظة صندوق الإرشاد الذي ينبهك إلى مراقبة الكلمات البسيطرة والصغيرة في الأسئلة مثل (دائماً، مطلقاً، على الأقل، ما عدا) لأنها تؤثر كثيراً في معنى السؤال.
