حل اختبار قصير على قوانين كيرشوف – فيزياء الصف الثاني عشر (سلطنة عُمان)

هذا الموضوع يقدّم حلولًا نموذجية مشروحة لأسئلة اختبار قصير حول قوانين كيرشوف لطلبة الصف الثاني عشر، مع أمثلة عملية على قراءة الأميتر والفولتميتر، والتعامل مع مفاتيح الدائرة، وكيفية استخدام المعادلات خطوة بخطوة للوصول إلى الإجابة الصحيحة بثقة. المادة مأخوذة من نموذج مدرسي (مدرسة الإمام المهنا بن سلطان – قسم الفيزياء). 

أولًا: تذكير سريع بقوانين كيرشوف

• قانون كيرشوف للتيار (KCL): مجموع التيارات الداخلة إلى أي عقدة يساوي مجموع التيارات الخارجة منها (تعبير عن حفظ الشحنة).
• قانون كيرشوف للجهد (KVL): المجموع الجبري لفروق الجهد عبر أي مسار مغلق في الدائرة يساوي صفرًا (تعبير عن حفظ الطاقة).

ثانيًا: أسئلة اختيار من متعدد (نموذجيًا)

1. ما المبدأ الفيزيائي الذي يقوم عليه قانون كيرشوف الأول؟ الإجابة الصحيحة: حفظ الشحنة. (أحيانًا يأتي ضمن بدائل: حفظ الطاقة/الكتلة/المادة؛ الصحيح هو الشحنة).
2. قراءة الأميتر عند حالات مختلفة للمفتاح: إذا تغيّرت قراءة الأميتر عند الفتح/الغلق فهذا يعني تغيّر المسار المكافئ للتيار وبالتالي تغيّر R_eq والتيار الكلي. اختر القراءة التي تتّسق مع نوع التوصيل (توالي/توازٍ) واتجاه التيار في الرسم. 

ثالثًا: مسائل مقالية مُحلَّة (خطوة بخطوة)

1) قراءة الأميتر عند فتح/غلق المفتاح

المعطى: دائرة تحوي مصدرًا ومقاومات ومفتاحًا، وتُطلب قراءة الأميتر عند حالتين:

• عند فتح المفتاح: اسبح في المسار المتاح فقط. احسب R_eq(open) من ترتيب العناصر (توالي/توازٍ)، ثم I = V / R_eq.
• عند غلق المفتاح: قد يضيف المفتاح مسارًا موازيًا أو يختصر جزءًا من الدائرة (Bypass). أعِد حساب R_eq(closed) ومن ثم التيار الجديد.

قاعدة ذهبية: إذا انخفضت المقاومة المكافئة عند الغلق فسترتفع قراءة الأميتر، والعكس صحيح. طبّق أيضًا KCL عند العقد لمعرفة اتجاه التيار في كل فرع.

2) إيجاد القوة الدافعة الكهربائية المجهولة من حالتي تشغيل

المعطى: تُعطى لك قراءتا الأميتر في حالتين مختلفتين للمفتاح (مثلًا: 5 A عند فتح المفتاح، و2.5 A عند غلقه)، ويُطلب إيجاد ℇ المجهولة.

1. اكتب معادلة I = ℇ / R_eq لكل حالة (أهمل المقاومة الداخلية إن لم تُذكر).
2. من I₁ = ℇ / R_eq1 وI₂ = ℇ / R_eq2 استنتج ℇ = I₁ R_eq1 = I₂ R_eq2.
3. احسب R_eq1 وR_eq2 من الرسم في الحالتين، ثم استخرج ℇ.

نصيحة: إذا كان التغيير الوحيد هو إضافة مقاومة على التوازي عند الغلق، فتوقّع أن تقلّ R_eq وتزيد I، والعكس إن كانت على التوالي. 

تظهر في بعض النماذج بدائل مثل: 1 A، 2 A، 0 A… لتحديد القراءة الصحيحة:

• تحقق هل الأميتر قُصِّر (Short) بمسار موازٍ مقاومته صغيرة جدًا؟ عندها قد يقرأ 0 A إذا عُزِل الفرع عمليًا.
• إن كان الأميتر على مسار التوازي ذي المقاومة الأصغر فسيحمل تيارًا أكبر نسبيًا (I = V/R لكل فرع توازٍ).
• استخدم KCL عند نقطة التفرع: I_الداخل = I₁ + I₂ + … وحدد سهم التيار من الرسم.

طبّق KVL لإغلاق الحلقة وحساب فروق الجهد ثم حوّلها إلى تيارات بأوم. 

رابعًا: منهجية الحل السريع (Check-List)

1. ارسم الأسهم للتيارات على كل فرع واتّسق معها حتى النهاية.
2. بسّط التوصيل قدر الإمكان (توالي/توازٍ) قبل كتابة المعادلات.
3. KCL عند العقد → معادلات تيارات؛ KVL على المسارات → معادلات فروق جهد.
4. تحقق من المنطق: هل زادت I عند تقليل R_eq؟ هل الإشارات متسقة مع الأقطاب؟

كلمات مفتاحية

قوانين كيرشوف، فيزياء الصف الثاني عشر عمان، مسائل دوائر كهربائية، قانون أوم، عقدة ومسار مغلق، قراءة الأميتر، قراءة الفولتميتر، اختبارات قصيرة فيزياء 12.

رابط التحميل: اختبار قصير على قوانين كيرشوف – فيزياء الصف الثاني عشر (حلول مشروحة)