مقدمة:
أهلاً بكم طلاب وطالبات الصف الثالث الثانوي! تعد مادة الفيزياء من أهم وأكثر المواد التي تتطلب فهمًا عميقًا وتركيزًا مستمرًا، فهي بوابة لفهم قوانين الكون من حولنا وأساس للعديد من التخصصات العلمية والهندسية المستقبلية. ومع اقتراب العام الدراسي 2025، يبدأ القلق يتسلل لدى الكثيرين حول كيفية الإلمام بهذا المنهج الضخم.
لا تقلق! هذا المقال هو دليلك المبسط والمكثف. سنقدم لك ملخصًا لأهم الوحدات والمفاهيم الأساسية في فيزياء الصف الثالث الثانوي، مع التركيز على النقاط الجوهرية التي لا غنى عنها، بالإضافة إلى نماذج لأسئلة هامة وإجاباتها لمساعدتك على قياس مدى فهمك وتثبيت المعلومات. استعد لرحلة ممتعة ومركزة في عالم الفيزياء!
تنويه: هذا الملخص يعتمد على الهيكل العام للمنهج الحالي. قد تحدث تعديلات طفيفة في منهج 2025، لذا تأكد دائمًا من متابعة المصادر الرسمية.
الوحدة الأولى: الكهربية التيارية وقانونا أوم وكيرشوف
تعتبر هذه الوحدة حجر الأساس لفهم الدوائر الكهربية.
- الملخص:
- التيار الكهربي (I): فيض من الشحنات الكهربية (الإلكترونات غالبًا) تسري خلال موصل. يُقاس بالأمبير (A). (I = Q/t)
- فرق الجهد الكهربي (V): الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات بين نقطتين. يُقاس بالفولت (V). (V = W/Q)
- المقاومة الكهربية (R): الممانعة التي يلقاها التيار أثناء مروره في الموصل. تُقاس بالأوم (Ω).
- قانون أوم: عند ثبوت درجة الحرارة، يتناسب فرق الجهد بين طرفي موصل تناسبًا طرديًا مع شدة التيار المار فيه (V = IR).
- المقاومة النوعية (ρe) والتوصيلية الكهربية (σe): خصائص مميزة للمادة تعتمد على نوعها ودرجة حرارتها. (R = ρe * L/A), (σe = 1/ρe).
- القدرة والطاقة الكهربية: (P = IV = I²R = V²/R), (W = Pt).
- توصيل المقاومات: توالي (R_eq = R1 + R2 + ...) وتوازي (1/R_eq = 1/R1 + 1/R2 + ...).
- قانونا كيرشوف:
- الأول (KCL - قانون حفظ الشحنة): مجموع التيارات الداخلة عند نقطة في دائرة مغلقة يساوي مجموع التيارات الخارجة منها (ΣI_in = ΣI_out).
- الثاني (KVL - قانون حفظ الطاقة): المجموع الجبري للقوى الدافعة الكهربية في مسار مغلق يساوي المجموع الجبري لفروق الجهد في نفس المسار (ΣV_B = ΣIR).
- أسئلة وإجابات:
- س1: ماذا يحدث لمقاومة سلك معدني إذا زاد طوله للضعف وقلت مساحة مقطعه للنصف عند ثبوت درجة الحرارة؟
- ج1: تزداد المقاومة إلى أربعة أمثال قيمتها الأصلية. (لأن R تتناسب طرديًا مع L وعكسيًا مع A. R' = ρe * (2L)/(A/2) = 4 * (ρe * L/A) = 4R).
- س2: مصباحان مقاومتيهما R1 و R2 (حيث R1 > R2) وصلا معًا على التوازي مع مصدر كهربي. أي المصباحين تكون قدرته المستنفدة أكبر؟
- ج2: المصباح ذو المقاومة الأقل (R2). في التوصيل على التوازي، يكون فرق الجهد ثابتًا (V)، والقدرة P = V²/R. بما أن R2 أصغر، تكون قدرته أكبر (إضاءته أشد).
- س3: أي قانوني كيرشوف يعتبر تطبيقًا مباشرًا لقانون حفظ الشحنة؟
- ج3: قانون كيرشوف الأول (KCL).
الوحدة الثانية: التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي وأجهزة القياس
هنا نربط بين الكهرباء والمغناطيسية.
- الملخص:
- الفيض المغناطيسي (Φm) وكثافة الفيض (B): (Φm = BA sinθ). وحدة كثافة الفيض هي التسلا (T).
- المجال المغناطيسي لتيار كهربي: لسلك مستقيم (B = μI / 2πd)، لملف دائري (B = μNI / 2r)، لملف لولبي (B = μNI / L). (μ: معامل النفاذية المغناطيسية).
- القوة المغناطيسية (F): المؤثرة على سلك يمر به تيار وموضوع في مجال مغناطيسي (F = BIL sinθ). قاعدة فلمنج لليد اليسرى تحدد اتجاهها.
- عزم الازدواج (τ): المؤثر على ملف يمر به تيار وموضوع في مجال مغناطيسي (τ = BIAN sinθ). أساس عمل الموتور والجلفانومتر.
- أجهزة القياس الكهربي:
- الجلفانومتر ذو الملف المتحرك: يقيس تيارات ضعيفة جدًا، أساس عمل باقي الأجهزة.
- الأميتر: يقيس شدة التيار (جلفانومتر + مجزئ تيار R_s على التوازي).
- الفولتميتر: يقيس فرق الجهد (جلفانومتر + مضاعف جهد R_m على التوالي).
- الأوميتر: يقيس المقاومة الكهربية (يعتمد على معايرة تدريج التيار عكسيًا مع المقاومة المجهولة).
- أسئلة وإجابات:
- س1: ملف دائري يمر به تيار كهربي. ماذا يحدث لكثافة الفيض المغناطيسي عند مركزه إذا زاد عدد لفاته للضعف وقل نصف قطره للنصف مع ثبوت شدة التيار؟
- ج1: تزداد كثافة الفيض إلى أربعة أمثالها. (B = μNI / 2r. B' = μ(2N)I / (2*(r/2)) = μ(2N)I / r = 4 * (μNI / 2r) = 4B).
- س2: ما وظيفة مجزئ التيار في الأميتر؟
- ج2: أ) تقليل المقاومة الكلية للأميتر فلا يؤثر بشكل كبير على تيار الدائرة. ب) زيادة مدى قياس الجهاز لقياس تيارات أكبر. ج) حماية ملف الجلفانومتر من التلف.
- س3: كيف يمكن زيادة حساسية الجلفانومتر ذي الملف المتحرك؟
- ج3: بزيادة كثافة الفيض المغناطيسي (B)، مساحة وجه الملف (A)، عدد اللفات (N)، وتقليل قوة ليّ الزنبركات الملفوفة (ثابت الليّ). (الحساسية تتناسب طرديًا مع B, A, N وعكسيًا مع ثابت الليّ).
الوحدة الثالثة: الحث الكهرومغناطيسي
توليد تيار كهربي باستخدام مجال مغناطيسي متغير.
- الملخص:
- قانون فاراداي: القوة الدافعة الكهربية المستحثة (emf) في ملف تتناسب طرديًا مع المعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي الذي يقطعه ومع عدد لفات الملف (emf = -N * ΔΦm / Δt).
- قاعدة لنز: اتجاه التيار المستحث يكون دائمًا بحيث يعاكس التغير المسبب له. (الإشارة السالبة في قانون فاراداي).
- الحث المتبادل (Mutual Induction): تولد emf في ملف نتيجة تغير شدة التيار في ملف مجاور. (emf2 = -M * ΔI1 / Δt). (M: معامل الحث المتبادل، يقاس بالهنري H). أساس عمل المحول الكهربي.
- الحث الذاتي (Self Induction): تولد emf في ملف نتيجة تغير شدة التيار في الملف نفسه. (emf = -L * ΔI / Δt). (L: معامل الحث الذاتي، يقاس بالهنري H).
- تطبيقات: المولد الكهربي (الدينامو)، المحول الكهربي (رافع وخافض للجهد).
- تيارات إيدي (الدوامية): تيارات مستحثة تتولد داخل قطعة معدنية معرضة لفيض مغناطيسي متغير. (تُستخدم في أفران الحث، وتعتبر غير مرغوبة في المحولات).
- أسئلة وإجابات:
- س1: ما هو الأساس العلمي لعمل المحول الكهربي؟
- ج1: الحث المتبادل بين ملفين.
- س2: عند إدخال قضيب من الحديد المطاوع داخل ملف لولبي متصل بمصدر تيار مستمر، ماذا يحدث للقوة الدافعة الكهربية المستحثة العكسية لحظة إدخاله؟
- ج2: تتولد قوة دافعة كهربية مستحثة عكسية كبيرة نسبيًا لأن إدخال قلب الحديد يزيد معامل النفاذية المغناطيسية (μ) وبالتالي يزيد معامل الحث الذاتي (L) والتغير في الفيض يكون ملحوظًا.
- س3: لماذا يُصنع قلب المحول الكهربي من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السيليكوني معزولة عن بعضها؟
- ج3: للحد من التيارات الدوامية (الإيدي) وبالتالي تقليل الطاقة المفقودة في صورة حرارة، وزيادة كفاءة المحول. (الشرائح تزيد المقاومة أمام مسار التيارات الدوامية).
الوحدة الرابعة: دوائر التيار المتردد
دراسة سلوك التيار المتغير الشدة والاتجاه في دوائر تحتوي على مقاومات وملفات ومكثفات.
- الملخص:
- التيار المتردد (AC): يتغير شدته واتجاهه دوريًا مع الزمن. يتميز بالتردد (f) والقيمة الفعالة (I_eff = I_max / √2, V_eff = V_max / √2).
- المقاومة الأومية (R): الجهد والتيار متفقان في الطور.
- الملف الحثي عديم المقاومة (L): الجهد يسبق التيار بربع دورة (90°). المفاعلة الحثية (XL = 2πfL).
- المكثف (C): التيار يسبق الجهد بربع دورة (90°). المفاعلة السعوية (XC = 1 / 2πfC).
- المعاوقة الكلية (Z): المكافئ للمقاومة في دوائر AC (Z = √(R² + (XL - XC)²)).
- دائرة الرنين (Resonance Circuit): دائرة RLC يكون فيها XL = XC. عندها تكون المعاوقة أقل ما يمكن (Z=R) والتيار أكبر ما يمكن. تردد الرنين (f0 = 1 / (2π√(LC))).
- الدائرة المهتزة ودائرة الرنين: أساس عمل دوائر الإرسال والاستقبال اللاسلكي.
- أسئلة وإجابات:
- س1: ماذا يحدث للمفاعلة السعوية لمكثف عند زيادة تردد التيار المتردد المار به للضعف؟
- ج1: تقل المفاعلة السعوية إلى النصف. (لأن XC = 1 / 2πfC، تتناسب XC عكسيًا مع f).
- س2: في دائرة RLC متصلة بمصدر تيار متردد، متى تكون شدة التيار المار في الدائرة نهاية عظمى؟
- ج2: عندما تكون الدائرة في حالة رنين، أي عندما تتساوى المفاعلة الحثية (XL) مع المفاعلة السعوية (XC)، وبالتالي تكون المعاوقة (Z) أقل ما يمكن وتساوي المقاومة الأومية (R).
- س3: ما هي زاوية الطور بين الجهد الكلي والتيار في دائرة رنين RLC؟
- ج3: صفر. لأن المفاعلة الكلية (XL - XC) = 0، وبالتالي تتصرف الدائرة كأنها تحتوي على مقاومة أومية فقط.
الوحدة الخامسة: ازدواجية الموجة والجسيم (بدايات الفيزياء الحديثة)
نظرة جديدة على طبيعة الضوء والمادة.
- الملخص:
- إشعاع الجسم الأسود: فشل الفيزياء الكلاسيكية في تفسيره، ونجاح تفسير بلانك (تكميم الطاقة، E=hf). قانون فين للإزاحة (λ_max * T = constant).
- التأثير الكهروضوئي: انبعاث إلكترونات من سطح معدن عند سقوط ضوء ذي تردد مناسب عليه. تفسير أينشتاين (الضوء كم من الطاقة "فوتونات"، طاقة الفوتون E=hf). دالة الشغل (Ew)، طاقة حركة الإلكترون (KE = hf - Ew).
- ظاهرة كومتون: إثبات الطبيعة الجسيمية للفوتون (تصادم فوتون عالي الطاقة مع إلكترون حر).
- الطبيعة الموجية للجسيم: فرضية دي برولي (أي جسيم متحرك تصاحبه موجة طولها الموجي λ = h/p = h/mv). تطبيقاتها: الميكروسكوب الإلكتروني.
- الميكروسكوب الإلكتروني: يعتمد على الطبيعة الموجية للإلكترون، قدرته التحليلية عالية بسبب قصر الطول الموجي المصاحب للإلكترون المعجل.
- أسئلة وإجابات:
- س1: في التأثير الكهروضوئي، على ماذا تعتمد طاقة حركة الإلكترونات المنبعثة من سطح الفلز؟
- ج1: تعتمد بشكل أساسي على تردد الضوء الساقط ودالة الشغل للفلز (KE = hf - Ew). (لا تعتمد على شدة الضوء).
- س2: ما الذي يثبت الطبيعة الجسيمية للفوتون؟
- ج2: ظاهرة كومتون، حيث يتصادم الفوتون مع الإلكترون كجسيم له كمية حركة.
- س3: لماذا يستخدم الميكروسكوب الإلكتروني لرؤية تفاصيل دقيقة جدًا لا يمكن رؤيتها بالميكروسكوب الضوئي؟
- ج3: لأن الطول الموجي للموجة المصاحبة للإلكترونات المعجلة يكون قصيرًا جدًا (أقصر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي)، والقدرة التحليلية للميكروسكوب تتناسب عكسيًا مع الطول الموجي المستخدم.
الوحدة السادسة: الأطياف الذرية
فهم تركيب الذرة وانبعاث وامتصاص الضوء منها.
- الملخص:
- نماذج الذرة: نموذج رذرفورد (نواة مركزية وإلكترونات تدور)، نموذج بور (تكميم مستويات الطاقة، انتقال الإلكترون بين المستويات يسبب انبعاث أو امتصاص فوتون طاقته تساوي فرق الطاقة بين المستويين |ΔE| = E_higher - E_lower = hf).
- الأطياف:
- طيف الانبعاث: مجموعة الأطوال الموجية التي تنبعث من ذرات عنصر مثار. (مستمر، أو خطي).
- طيف الامتصاص: مجموعة الأطوال الموجية التي تمتصها ذرات عنصر عندما يمر خلالها ضوء أبيض مستمر (تظهر كخطوط سوداء في الطيف المستمر).
- مطياف (سبكترومتر): جهاز يستخدم لتحليل الضوء إلى مكوناته الطيفية ودراسة الأطياف.
- الأشعة السينية (X-rays): موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية قصيرة جدًا وطاقة عالية. تنتج من أنبوبة كولدج. لها طيف مستمر (إشعاع الفرملة) وطيف خطي (مميز لمادة الهدف). خصائصها: قدرة عالية على النفاذ، تسبب تأين الغازات، تحيد في البلورات. تطبيقاتها: التصوير الطبي، دراسة تركيب البلورات.
- أسئلة وإجابات:
- س1: كيف يتكون طيف الامتصاص الخطي لعنصر ما؟
- ج1: عندما يمر ضوء أبيض (يحتوي على جميع الأطوال الموجية) خلال غاز هذا العنصر (بارد نسبيًا)، تمتص ذرات العنصر الفوتونات التي طاقتها تساوي فرق الطاقة بين مستوياتها، فتظهر هذه الأطوال الموجية الممتصة كخطوط معتمة في الطيف المستمر للضوء الأبيض.
- س2: على ماذا يعتمد الطيف الخطي (المميز) للأشعة السينية الناتجة من أنبوبة كولدج؟
- ج2: يعتمد على نوع مادة الهدف (العدد الذري لمادة الهدف).
- س3: ما هو الشرط الأساسي لحدوث انبعاث مستحث في الليزر؟
- ج3: أن يسقط فوتون طاقته (hf) تساوي فرق الطاقة بين مستويين (E2 - E1) على ذرة مثارة موجودة بالفعل في مستوى الإثارة الأعلى (E2)، قبل انتهاء فترة العمر لهذا المستوى.
الوحدة السابعة: الليزر
ضوء ذو خصائص فريدة وتطبيقات واسعة.
- الملخص:
- الفرق بين الانبعاث التلقائي والمستحث: التلقائي عشوائي، المستحث محفز بفوتون ساقط.
- أسس عمل الليزر:
- الإسكان المعكوس: جعل عدد الذرات في مستوى الإثارة شبه المستقر أكبر من عددها في المستوى الأدنى.
- الانبعاث المستحث: هو السائد في عملية تكبير الشعاع.
- التجويف الرنيني (المرنان): مرآتان متوازيتان (إحداهما شبه منفذة) تعملان على عكس الفوتونات ذهابًا وإيابًا لتضخيم الشعاع عبر المزيد من الانبعاث المستحث.
- خصائص أشعة الليزر:
- نقاء طيفي: أحادي الطول الموجي تقريبًا.
- توازي الحزمة: أشعته متوازية لمسافات طويلة (لا تعاني من التشتت).
- الترابط (Coherence): فوتوناته مترابطة زمانيًا ومكانيًا (لها نفس الطور والاتجاه).
- الشدة العالية: تركيز عالي للطاقة.
- تطبيقات الليزر: الطب (الجراحة، تصحيح الإبصار)، الصناعة (القطع واللحام)، الاتصالات (الألياف الضوئية)، القياسات الدقيقة، الأقراص المدمجة، الهولوجرافي (التصوير المجسم).
- أسئلة وإجابات:
- س1: ما المقصود بالإسكان المعكوس؟
- ج1: هو الوضع الذي يكون فيه عدد الذرات في مستويات الإثارة العليا (شبه المستقرة) أكبر من عددها في المستويات الأدنى، وهو شرط ضروري لحدوث فعل الليزر.
- س2: أي من خصائص الليزر تجعله مناسبًا للاستخدام في تطبيقات القياس الدقيق للمسافات؟
- ج2: توازي الحزمة الضوئية لمسافات طويلة دون تشتت يُذكر.
- س3: ما نوع الانبعاث السائد في مصباح كهربي عادي؟
- ج3: الانبعاث التلقائي.
الوحدة الثامنة: الإلكترونيات الحديثة
أساس التكنولوجيا الرقمية الحديثة.
- الملخص:
- أشباه الموصلات (Semiconductors): مواد توصيليتها الكهربية وسط بين الموصلات والعوازل (مثل السيليكون والجرمانيوم). تزداد توصيليتها برفع درجة الحرارة أو بالتطعيم.
- أشباه الموصلات النقية وغير النقية (المُطعمة):
- N-type: تطعيم بذرات خماسية التكافؤ (مثل الفوسفور)، حاملات الشحنة السائدة هي الإلكترونات الحرة.
- P-type: تطعيم بذرات ثلاثية التكافؤ (مثل البورون)، حاملات الشحنة السائدة هي الفجوات الموجبة.
- الوصلة الثنائية (Diode): تتكون من بلورة N متصلة ببلورة P. تسمح بمرور التيار في اتجاه واحد (التوصيل الأمامي) وتمنعه في الاتجاه العكسي. تستخدم في تقويم التيار المتردد.
- الترانزستور (Transistor): يتكون من ثلاث طبقات (NPN أو PNP). له ثلاث أطراف (باعث E، قاعدة B، مجمع C). يعمل كمكبر للتيار أو الجهد أو القدرة، ويعمل كمفتاح (Switch) في الدوائر الرقمية.
- الإلكترونيات الرقمية: تتعامل مع قيمتين فقط (0 و 1). أساسها البوابات المنطقية.
- البوابات المنطقية (Logic Gates):
- العاكس (NOT): تعكس الدخل.
- التوافق (AND): تعطي خرج 1 فقط إذا كان كل المداخل 1.
- الاختيار (OR): تعطي خرج 1 إذا كان أي من المداخل 1.
- أسئلة وإجابات:
- س1: ما هي حاملات الشحنة السائدة في شبه الموصل من النوع P-type؟
- ج1: الفجوات الموجبة.
- س2: في أي توصيل للوصلة الثنائية يمر تيار كهربي كبير نسبيًا؟
- ج2: في التوصيل الأمامي (عندما يكون جهد الطرف P موجبًا بالنسبة لجهد الطرف N).
- س3: بوابة منطقية لها مدخلان، يكون خرجها (1) فقط عندما يكون كلا المدخلين (1). ما هي هذه البوابة؟
- ج3: بوابة التوافق (AND).
نصائح هامة لدراسة الفيزياء بفعالية:
- الفهم قبل الحفظ: ركز على فهم المبادئ والقوانين الأساسية وكيفية اشتقاقها وتطبيقها.
- حل المسائل بكثرة: تدرب على حل مجموعة متنوعة من المسائل، بدءًا من السهلة ووصولًا إلى الأكثر تعقيدًا.
- الرسوم البيانية والدوائر: اهتم بفهم وتحليل الرسوم البيانية ورسم الدوائر الكهربية بشكل صحيح.
- استخدام ورقة القوانين: قم بتلخيص القوانين الهامة لكل وحدة في ورقة منفصلة للرجوع إليها بسرعة.
- المراجعة المنتظمة: لا تترك المادة تتراكم. راجع الوحدات بشكل دوري.
- الاستعانة بالمصادر: استخدم كتاب الوزارة كمرجع أساسي، ويمكنك الاستعانة بمصادر إضافية موثوقة أو معلمك عند الحاجة.
- حل الامتحانات السابقة: تدرب على حل امتحانات الأعوام السابقة للتعرف على نمط الأسئلة وإدارة وقت الامتحان.
خاتمة:
نتمنى أن يكون هذا الملخص والأسئلة بمثابة دفعة قوية لك في رحلتك مع فيزياء الصف الثالث الثانوي 2025. تذكر أن المفتاح الحقيقي للتفوق يكمن في الفهم العميق، الممارسة المستمرة، وتنظيم وقتك وجهدك. الفيزياء مادة ممتعة ومجزية عندما تتقنها.
لا تتردد في طرح أسئلتك واستفساراتك في التعليقات أدناه! بالتوفيق في دراستك!
ليست هناك تعليقات: