فيديو السؤال: تحديد تردد فرق جهد الخرج لمولد الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح التمثيل البياني فرق جهد الخرج لمولد مقابل الزمن. ما تردد فرق جهد الخرج؟

للإجابة عن هذا السؤال، علينا استخدام التمثيل البياني المعطى لحساب تردد فرق جهد الخرج لمولد. في هذا التمثيل البياني، نلاحظ أن فرق جهد الخرج محدد على المحور ‪𝑦‬‏ بوحدة الفولت، والزمن محدد على المحور ‪𝑥‬‏ بوحدة المللي ثانية. تذكر أنه يمكن حساب تردد الاهتزاز باستخدام الصيغة التي تنص على أن التردد يساوي واحدًا مقسومًا على الزمن الدوري للاهتزاز. وعادة ما يكتب هذا على الصورة ‪𝑓‬‏ يساوي واحدًا على ‪𝑇‬‏ بحرف كبير؛ حيث ‪𝑓‬‏ هو التردد و‪𝑇‬‏ بحرف كبير هو الزمن الدوري.

إذن، قبل أن نتمكن من إيجاد تردد فرق جهد الخرج، علينا أولًا إيجاد الزمن الدوري. الزمن الدوري هو الزمن المستغرق لحدوث اهتزازة كاملة واحدة. ويمكننا استخدام التمثيل البياني لحساب ذلك. يمكننا النظر إلى أي دورة اهتزاز موضحة على هذا التمثيل البياني، ولكن من الأسهل على الأرجح النظر إلى هذه الدورة الأولى. لاحظ أن الاهتزازة الواحدة تتضمن نقطة البداية هذه هنا، وكذلك هذه القيمة العظمى، وهذه القيمة الصغرى، ونقطة الصفر هذه هنا. فمن المهم أن يتضمن الحل دورة الاهتزاز بأكملها؛ وإلا فلن نحسب القيمة الصحيحة للزمن الدوري.

الزمن المستغرق لحدوث هذه الاهتزازة يساوي ببساطة الفرق الزمني بين هاتين النقطتين الموجودتين هنا وهنا على محور الزمن. إذن كل ما علينا فعله هو قراءة هاتين القيمتين من التمثيل البياني. يخبرنا المقياس المحدد على المحور الأفقي أن خمسة من خطوط شبكة الرسم الرأسية هذه تناظر 500 مللي ثانية. إذن نعلم أن كل خط رأسي منها لا بد أن يمثل 100 مللي ثانية. تبدأ هذه الاهتزازة عند زمن مقداره صفر مللي ثانية، وتنتهي عند خط شبكة الرسم الرأسي الثاني، الذي يناظر زمنًا مقداره 200 مللي ثانية. الزمن الدوري للاهتزاز يساوي الفرق الزمني بين هذين الزمنين. وهذا يعني أن الزمن الدوري ‪𝑇‬‏ يساوي 200 مللي ثانية ناقص صفر مللي ثانية. وهذا يساوي 200 مللي ثانية.

لقد أوجدنا الآن الزمن الدوري للاهتزاز. لكن قبل أن نتمكن من استخدام هذه القيمة في هذه المعادلة لحساب تردد الاهتزاز، علينا أولًا تحويلها إلى وحدة الثانية.

تذكر أن بادئة الوحدة وهي «المللي» تكافئ عاملًا مقداره 10 أس سالب ثلاثة. إذن 200 مللي ثانية يساوي 200 مضروبًا في 10 أس سالب ثلاثة ثانية، وهو ما يمكننا كتابته على الصورة 0.2 ثانية. إذن الزمن الدوري لفرق جهد الخرج هو 0.2 ثانية. دعونا الآن نفرغ بعض المساحة على الشاشة حتى نتمكن من التعويض بهذه القيمة في معادلة التردد.

بالتعويض بقيمة الزمن الدوري، نجد أن تردد هذا الاهتزاز يساوي واحدًا مقسومًا على 0.2 ثانية. وقبل أن نحسب هذا الناتج، دعونا نتوقف لحظة للتفكير في الوحدات. نلاحظ أنه ليس لدينا أي وحدة في بسط هذا التعبير. في حين أن لدينا وحدة الثانية في المقام. بشكل عام هذا يعطينا وحدة مقلوب الثانية، أو الثانية أس سالب واحد. ولكن من الشائع أن يعبر عن التردد بوحدة الهرتز. واحد هرتز يساوي مقلوب ثانية واحدة. إذن يمكننا التعويض عن وحدة مقلوب الثانية بوحدة الهرتز في هذا التعبير. وعليه فإن التردد ‪𝑓‬‏ يساوي واحدًا على 0.2 بوحدة الهرتز.

الآن كل ما علينا فعله هو حساب قيمة: واحد على 0.2 هرتز. وهذا يعطينا الإجابة النهائية، وهي خمسة هرتز. ومن ثم نجد أن تردد فرق جهد الخرج يساوي خمسة هرتز.