حلول الأسئلة

السؤال

دائرة تيار متناوب متوالية الربط الحمل فيها ملف مقاومته 500Ω ومتسعة متغيرة السعة، عندما كان مقدار سعتها 50nF ومصدر للفولطية المتناوبة مقدارها 400V بتردد زاوي 104rad/s، كانت القدرة الحقيقية (المستهلكة في هذه الدائرة تساوي القدرة الظاهرية (المجهزة)، احسب مقدار: زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار وما مقدار عامل القدرة.

الحل

tan Φ = X I R = X L X C R = 0 Φ = 0

p f = cos 0 = 1

مشاركة الحل

مسائل الفصل الثالث

مسائل الفصل الثالث

س1 مصدر للفولطية المتناوبة، ربطت بين طرفيه مقاومة صرف مقدارها 250Ω، فرق الجهد بين طرفي المصدر يعطى بالعلاقة التالية (V R = 500 sin (200 π t

1. أكتب العلاقة التي يعطى بها التيار في هذه الدائرة.

VR=500sin(200πt)I=Imsin(200πt)Im=VmRI=500250sin(200πt)I=2sin(200πt)

2. احسب المقدار المؤثر للفولطية والمقدار المؤثر للتيار.

Veff=0.707Vm=0.707×500=353.5VIeff=0.707Im=0.707×2=1.414A

3. تردد المصدر والتردد الزاوي للمصدر.

VR=Vmsin(ωt)VR=500sin(200πt)ω=200πrad/sω=2πf200π=2πff=100Hz

س2 مذبذب كهربائي مقدار فرق الجهد بين طرفيه ثابت 1.5V إذا تغير تردده من 1Hz إلى 1MHz.

أحسب مقدار كل من ممانعة الدائرة وتيار الدائرة عندما يربط بين طرفي المذبذب:

أولاً: مقاومة صرف فقط R = 30Ω

Z=R=30ΩI=VZ=1.530=0.05A

ثانياً: متسعة ذات سعة صرف فقط سعتها C=1/πμF

Z=XC=12πfC=12π×1×1π×106=0.5×106ΩI=VZ=1.50.5×106=3×106A=3μA

عند التردد 1MHz

Z=XC=12πfC=12π×1×106×1π×106=0.5ΩI=VZ=1.50.5=3A

ثالثاً: محث صرف فقط معامل حثه الذاتي L=50/πmh

Z=XL=2πfL=2π×1×50π×103=0.1ΩI=VZ=1.50.1=15A

Z=XL=2πfL=2π×1×106×50π×103=0.1×106ΩI=VZ=1.50.1×106=15×106A=15μA

س3 ربط ملف بين قطبي بطارية فرق الجهد بينهما 20V كان تيار الدائرة 5A، فإذا فصل الملف عن البطارية وربط بين قطبي مصدر للفولطية المتناوبة المقدار المؤثر لفرق الجهد بين قطبيه 20V بتردد 700/22Hz كان تيار هذه الدائرة 4A أحسب مقدار:

1. معامل الحث الذاتي للملف.

R=VIdc=205=4ΩZ=VtIac=204=5ΩZ2=R2+XL252=42+XL2XL2=9XL=3ΩXL=2πfL3=2×227×70022×LL=3200=15×103=15mH

2. زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار مع رسم مخطط طوري للممانعة.

tanΦ=XLR=34Φ=37

3. عامل القدرة.

pf=cosΦ=κ7=45=0.8

4. كل من القدرة الحقيقية والقدرة الظاهرية.

Preal =Iac2R=42×4=16×4=64WattPapp =Iac2Z=42×5=16×5=80VA

س4 مقاومة صرف مقدارها 150Ω ربطت على التوالي مع ملف مهمل المقاومة معامل حثه الذاتي 0.2H ومتسعة ذات سعة صرف، ربطت المجموعة بين قطبي مصدر للفولطية المتناوبة تردده 500πHz وفرق الجهد بين طرفيه 300V، احسب مقدار:

1. سعة المتسعة التي تجعل الممانعة الكلية في الدائرة 150Ω.

fr=12πLC500π=12π0.2×C1000=10.2×C=1C106=10.2×C0.2×106C=5×106F=5μF

2. عامل القدرة في الدائرة، وزاوية فرق الطور بين الفولطية الكلية والتيار.

pf=cosΦ=KZ=150150=1Φ=0

3. ارسم المخطط الطوري للممانعة.

4. تيار الدائرة.

5. كل من القدرة الحقيقية (المستهلكة) والقدرة الظاهرية (المجهزة للدائرة).

Preal =I2R=(2)2×150=4×150=600WattPapp =I2Z=(2)2×150=4×150=600VA

س5 دائرة تيار متناوب متوازية الربط تحتوي مقاومة صرف ومتسعة ذات سعة صرف مقدارها (20μF)، ومحث صرف ومصدر للفولطية المتناوبة فرق الجهد بين طرفيه 100V بتردد 100πHz وكانت القدرة الحقيقية في الدائرة (80W) وعامل القدرة فيها 0.8 وللدائرة خصائص حثية، احسب مقدار:

1. التيار في فرع المقاومة والتيار في فرع المتسعة.

Preal =IRV80=IR×100IR=0.8AXC=12πfC=12π×100π×20×106=250ΩIC=VXC=100250=0.4A

2. التيار الكلي.

pf=cosΦ=IRIt0.8=0.8ItIt=1A

3. زاوية فرق الطور بين التيار الكلي والفولطية مع رسم مخطط المتجهات الطورية للتيارات.

(1)2=(0.8)2+ILIC210.64=IL0.420.36=IL0.420.6=IL0.4IL=1AtanΦ=ICILIR=0.410.8=0.60.8=34Φ=37

4. معامل الحث الذاتي للمحث.

XL=VIL=1001=100ΩXL=2πfL100=2π×100π×LL=12=0.5H

س6 مصدر للفولطية المتناوبة تردده الزاوي 400rad / s وفرق الجهد بين قطبيه 500V ربط بين قطبيه على التوالي (متسعة سعتها 10μF) وملف معامل حثه الذاتي 0.125H ومقاومته 150 Ω ما مقدار:

1. الممانعة الكلية وتيار الدائرة.

XC=1ωC=1400×10×106=250ΩXL=ωL=400×0.125=50ΩZ=R2+XLXC2Z=1502+(50250)2=22500+40000Z=62500=250ΩI=VZ=500250=2A

2. فرق الجهد عبر كل من المقاومة والمحث والمتسعة.

VR=IR=2×150=300VVL=IXL=2×50=100VVC=IXC=2×250=500V (3) tanΦ=XR=XLXCR=50250150=200150=43Φ=53

3. زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار، ما هي خصائص هذه الدائرة؟

 tanΦ=XR=XLXCR=50250150=200150=43Φ=53

4. عامل القدرة.

pf=cosΦ=RZ=150250=0.6

س6 دائرة تيار متناوب متوالية الربط الحمل فيها ملف مقاومته 500Ω ومتسعة متغيرة السعة، عندما كان مقدار سعتها 50nF ومصدر للفولطية المتناوبة مقدارها 400V بتردد زاوي 104rad/s، كانت القدرة الحقيقية (المستهلكة في هذه الدائرة تساوي القدرة الظاهرية (المجهزة)، احسب مقدار:

1. معامل الحث الذاتي للملف وتيار الدائرة.

ωr=1LC104=1L×50×1091108=1L×50×109L=15=0.2H

It=VZ=400500=0.8A(Z=R=500Ω)

2 كل من رادة الحث ورادة السعة.

XL=ωL=104×0.2=2000ΩXC=XL=2000Ω

pf=cos0=1

3 زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار وما مقدار عامل القدرة.

tanΦ=XIR=XLXCR=0Φ=0

pf=cos0=1

4 عامل النوعية للدائرة.

Qf=1RLC=15000.250×109=1500125×108=1500×15×104=10.25=4

5. سعة المتسعة التي تجعل متجه الطور للفولطية الكلية يتأخر عن متجه الطور للتيار بزاوية فرق طور π/4.

tanπ4=XLXCR1=2000XC500500=2000XCXC=2500ΩXC=1ωC2500=1104×CC=125×106=0.04×106=0.04μF

مشاركة الدرس

السؤال

دائرة تيار متناوب متوالية الربط الحمل فيها ملف مقاومته 500Ω ومتسعة متغيرة السعة، عندما كان مقدار سعتها 50nF ومصدر للفولطية المتناوبة مقدارها 400V بتردد زاوي 104rad/s، كانت القدرة الحقيقية (المستهلكة في هذه الدائرة تساوي القدرة الظاهرية (المجهزة)، احسب مقدار: زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار وما مقدار عامل القدرة.

الحل

tan Φ = X I R = X L X C R = 0 Φ = 0

p f = cos 0 = 1

مسائل الفصل الثالث

مسائل الفصل الثالث

س1 مصدر للفولطية المتناوبة، ربطت بين طرفيه مقاومة صرف مقدارها 250Ω، فرق الجهد بين طرفي المصدر يعطى بالعلاقة التالية (V R = 500 sin (200 π t

1. أكتب العلاقة التي يعطى بها التيار في هذه الدائرة.

VR=500sin(200πt)I=Imsin(200πt)Im=VmRI=500250sin(200πt)I=2sin(200πt)

2. احسب المقدار المؤثر للفولطية والمقدار المؤثر للتيار.

Veff=0.707Vm=0.707×500=353.5VIeff=0.707Im=0.707×2=1.414A

3. تردد المصدر والتردد الزاوي للمصدر.

VR=Vmsin(ωt)VR=500sin(200πt)ω=200πrad/sω=2πf200π=2πff=100Hz

س2 مذبذب كهربائي مقدار فرق الجهد بين طرفيه ثابت 1.5V إذا تغير تردده من 1Hz إلى 1MHz.

أحسب مقدار كل من ممانعة الدائرة وتيار الدائرة عندما يربط بين طرفي المذبذب:

أولاً: مقاومة صرف فقط R = 30Ω

Z=R=30ΩI=VZ=1.530=0.05A

ثانياً: متسعة ذات سعة صرف فقط سعتها C=1/πμF

Z=XC=12πfC=12π×1×1π×106=0.5×106ΩI=VZ=1.50.5×106=3×106A=3μA

عند التردد 1MHz

Z=XC=12πfC=12π×1×106×1π×106=0.5ΩI=VZ=1.50.5=3A

ثالثاً: محث صرف فقط معامل حثه الذاتي L=50/πmh

Z=XL=2πfL=2π×1×50π×103=0.1ΩI=VZ=1.50.1=15A

Z=XL=2πfL=2π×1×106×50π×103=0.1×106ΩI=VZ=1.50.1×106=15×106A=15μA

س3 ربط ملف بين قطبي بطارية فرق الجهد بينهما 20V كان تيار الدائرة 5A، فإذا فصل الملف عن البطارية وربط بين قطبي مصدر للفولطية المتناوبة المقدار المؤثر لفرق الجهد بين قطبيه 20V بتردد 700/22Hz كان تيار هذه الدائرة 4A أحسب مقدار:

1. معامل الحث الذاتي للملف.

R=VIdc=205=4ΩZ=VtIac=204=5ΩZ2=R2+XL252=42+XL2XL2=9XL=3ΩXL=2πfL3=2×227×70022×LL=3200=15×103=15mH

2. زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار مع رسم مخطط طوري للممانعة.

tanΦ=XLR=34Φ=37

3. عامل القدرة.

pf=cosΦ=κ7=45=0.8

4. كل من القدرة الحقيقية والقدرة الظاهرية.

Preal =Iac2R=42×4=16×4=64WattPapp =Iac2Z=42×5=16×5=80VA

س4 مقاومة صرف مقدارها 150Ω ربطت على التوالي مع ملف مهمل المقاومة معامل حثه الذاتي 0.2H ومتسعة ذات سعة صرف، ربطت المجموعة بين قطبي مصدر للفولطية المتناوبة تردده 500πHz وفرق الجهد بين طرفيه 300V، احسب مقدار:

1. سعة المتسعة التي تجعل الممانعة الكلية في الدائرة 150Ω.

fr=12πLC500π=12π0.2×C1000=10.2×C=1C106=10.2×C0.2×106C=5×106F=5μF

2. عامل القدرة في الدائرة، وزاوية فرق الطور بين الفولطية الكلية والتيار.

pf=cosΦ=KZ=150150=1Φ=0

3. ارسم المخطط الطوري للممانعة.

4. تيار الدائرة.

5. كل من القدرة الحقيقية (المستهلكة) والقدرة الظاهرية (المجهزة للدائرة).

Preal =I2R=(2)2×150=4×150=600WattPapp =I2Z=(2)2×150=4×150=600VA

س5 دائرة تيار متناوب متوازية الربط تحتوي مقاومة صرف ومتسعة ذات سعة صرف مقدارها (20μF)، ومحث صرف ومصدر للفولطية المتناوبة فرق الجهد بين طرفيه 100V بتردد 100πHz وكانت القدرة الحقيقية في الدائرة (80W) وعامل القدرة فيها 0.8 وللدائرة خصائص حثية، احسب مقدار:

1. التيار في فرع المقاومة والتيار في فرع المتسعة.

Preal =IRV80=IR×100IR=0.8AXC=12πfC=12π×100π×20×106=250ΩIC=VXC=100250=0.4A

2. التيار الكلي.

pf=cosΦ=IRIt0.8=0.8ItIt=1A

3. زاوية فرق الطور بين التيار الكلي والفولطية مع رسم مخطط المتجهات الطورية للتيارات.

(1)2=(0.8)2+ILIC210.64=IL0.420.36=IL0.420.6=IL0.4IL=1AtanΦ=ICILIR=0.410.8=0.60.8=34Φ=37

4. معامل الحث الذاتي للمحث.

XL=VIL=1001=100ΩXL=2πfL100=2π×100π×LL=12=0.5H

س6 مصدر للفولطية المتناوبة تردده الزاوي 400rad / s وفرق الجهد بين قطبيه 500V ربط بين قطبيه على التوالي (متسعة سعتها 10μF) وملف معامل حثه الذاتي 0.125H ومقاومته 150 Ω ما مقدار:

1. الممانعة الكلية وتيار الدائرة.

XC=1ωC=1400×10×106=250ΩXL=ωL=400×0.125=50ΩZ=R2+XLXC2Z=1502+(50250)2=22500+40000Z=62500=250ΩI=VZ=500250=2A

2. فرق الجهد عبر كل من المقاومة والمحث والمتسعة.

VR=IR=2×150=300VVL=IXL=2×50=100VVC=IXC=2×250=500V (3) tanΦ=XR=XLXCR=50250150=200150=43Φ=53

3. زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار، ما هي خصائص هذه الدائرة؟

 tanΦ=XR=XLXCR=50250150=200150=43Φ=53

4. عامل القدرة.

pf=cosΦ=RZ=150250=0.6

س6 دائرة تيار متناوب متوالية الربط الحمل فيها ملف مقاومته 500Ω ومتسعة متغيرة السعة، عندما كان مقدار سعتها 50nF ومصدر للفولطية المتناوبة مقدارها 400V بتردد زاوي 104rad/s، كانت القدرة الحقيقية (المستهلكة في هذه الدائرة تساوي القدرة الظاهرية (المجهزة)، احسب مقدار:

1. معامل الحث الذاتي للملف وتيار الدائرة.

ωr=1LC104=1L×50×1091108=1L×50×109L=15=0.2H

It=VZ=400500=0.8A(Z=R=500Ω)

2 كل من رادة الحث ورادة السعة.

XL=ωL=104×0.2=2000ΩXC=XL=2000Ω

pf=cos0=1

3 زاوية فرق الطور بين متجه الطور للفولطية الكلية ومتجه الطور للتيار وما مقدار عامل القدرة.

tanΦ=XIR=XLXCR=0Φ=0

pf=cos0=1

4 عامل النوعية للدائرة.

Qf=1RLC=15000.250×109=1500125×108=1500×15×104=10.25=4

5. سعة المتسعة التي تجعل متجه الطور للفولطية الكلية يتأخر عن متجه الطور للتيار بزاوية فرق طور π/4.

tanπ4=XLXCR1=2000XC500500=2000XCXC=2500ΩXC=1ωC2500=1104×CC=125×106=0.04×106=0.04μF