فيديو السؤال: إيجاد الزمن المستغرق لتدفق شحنة عبر نقطة في دائرة كهربية الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

تركت بطارية قابلة لإعادة الشحن لكي تشحن لفترة زمنية. شحنت البطارية بتيار شدته 10 مللي أمبير. عقب الانتهاء من الشحن، اكتسبت البطارية شحنة قدرها 180 كولوم. كم ساعة تركت البطارية لكي تشحن؟

في هذا السؤال، نريد معرفة كم ساعة تركت البطارية لكي تشحن، إذا اكتسبت شحنة قدرها 180 كولوم من تيار شدته 10 مللي أمبير. دعونا نبدأ بتذكر تعريف التيار الكهربي. التيار هو تدفق الشحنة الكهربية. يمكن التعبير عن شدة التيار المتدفق عبر نقطة بالمعادلة ‪𝐼‬‏ تساوي ‪𝑄‬‏ مقسومة على ‪𝑡‬‏؛ حيث ‪𝐼‬‏ هي شدة التيار، و‪𝑄‬‏ هي الشحنة الكلية التي تتدفق عبر نقطة، و‪𝑡‬‏ هو الزمن المستغرق لتدفق هذه الشحنة.

لإيجاد مقدار الزمن اللازم لشحن البطارية، علينا إعادة ترتيب هذه المعادلة لجعل الزمن ‪𝑡‬‏ في طرف بمفرده. يمكننا فعل ذلك بضرب طرفي المعادلة في ‪𝑡‬‏، ثم قسمة كلا الطرفين على ‪𝐼‬‏. وبذلك نحصل على المعادلة ‪𝑡‬‏ يساوي ‪𝑄‬‏ مقسومة على ‪𝐼‬‏. علمنا من معطيات السؤال أن البطارية اكتسبت شحنة قدرها 180 كولوم؛ مما يعني أن ‪𝑄‬‏ تساوي 180 كولوم. وعلمنا أيضًا أن البطارية شحنت بتيار شدته 10 مللي أمبير، إذن ‪𝐼‬‏ تساوي 10 مللي أمبير. لنلاحظ وجود بادئة الوحدة هذه، حرف ‪m‬‏ صغير أو مللي، في قيمة شدة التيار الكهربي، لذلك علينا تحويلها إلى وحدة النظام الدولي قبل التعويض بهذه القيمة في المعادلة التي لدينا.

لعلنا نتذكر وجود 1000 مللي أمبير في الأمبير الواحد. وهذا يعني أن الأمبير الواحد يساوي 1000 مللي أمبير. ومن ثم، فهذا يعني أن 10 مللي أمبير يساوي 10 أمبير مقسومًا على 1000. هذا يساوي 0.01 أمبير. يمكننا الآن التعويض بهاتين القيمتين عن الشحنة وشدة التيار في المعادلة لإيجاد الزمن الذي تركت خلاله البطارية لكي تشحن. هذا الزمن يساوي 180 كولوم مقسومًا على 0.01 أمبير. بإكمال هذه العملية الحسابية، نجد أن الزمن يساوي 18000 ثانية.

الآن، نلاحظ أن السؤال يطلب منا معرفة كم ساعة تركت البطارية لكي تشحن. إذن، علينا تحويل الإجابة التي تساوي 18000 ثانية إلى ساعات. بما أن الدقيقة الواحدة بها 60 ثانية، يمكننا قسمة 18000 ثانية على 60، وهكذا نجد أن الزمن يساوي 300 دقيقة. توجد 60 دقيقة في الساعة الواحدة؛ لذلك يمكننا قسمة 300 دقيقة على 60، وبذلك نجد أن الزمن يساوي خمس ساعات.

وهكذا نكون توصلنا إلى الإجابة النهائية. تركت البطارية خمس ساعات لكي تشحن.