فيديو السؤال: تحديد التدريج الذي يوضح تغيرات متساوية في شدة التيار لأميتر حراري الفيزياء

أي الأشكال الآتية يوضح بشكل صحيح تقسيمات تدريج أميتر حراري مناظرة لتغيرات متساوية في شدة التيار؟ أ: الشكل ‪A‬‏، ب: الشكل ‪B‬‏، ج: الشكل ‪C‬‏

٠٣:٣٦

‏نسخة الفيديو النصية

أي الأشكال الآتية يوضح بشكل صحيح تقسيمات تدريج أميتر حراري مناظرة لتغيرات متساوية في شدة التيار؟

بالنظر إلى كل من هذه الأشكال، نجد أن لدينا خمسة خطوط مشارًا إليها كالآتي: صفر، ‪𝐼‬‏ واحد، ‪𝐼‬‏ اثنان، ‪𝐼‬‏ ثلاثة، ‪𝐼‬‏ القصوى. تشير المسافة بين هذه الخطوط إلى مدى محدد لشدة التيار. يخبرنا السؤال أن تقسيمات هذا التدريج تشير إلى تغيرات متساوية في شدة التيار، وهذا يعني أن التغير في شدة التيار من صفر إلى ‪𝐼‬‏ واحد يجب أن يكون مساويًا للتغير في شدة التيار من ‪𝐼‬‏ واحد إلى ‪𝐼‬‏ اثنين.

في البداية، يبدو أن الخيار ب يمثل الإجابة الصحيحة الواضحة؛ لأن التقسيمات المتساوية يجب أن تظهر تغيرات متساوية في شدة التيار، أليس كذلك؟ قد يكون هذا الأمر صحيحًا بالنسبة إلى بعض الأميترات، إلا أن الوضع مختلف مع الأميتر الحراري. يرجع ذلك إلى أن الأميترات الحرارية تحتوي على سلك ساخن. وعندما يسخن هذا السلك فإنه يتمدد، وهذا يتسبب في تحرك بكرة متصلة بمؤشر. هذا التمدد في السلك في معظم الأحيان يناظر انحرافًا خطيًّا للمؤشر المثبت على البكرة. وهذا يعني أن التمدد الناتج عن التغير الأول بمقدار 10 درجات؛ ومن ثم، فإن الانحراف المترتب عليه يجب أن يبدو مماثلًا للتغير الثاني بمقدار 10 درجات.

وعليه، لا يزال هذا يبدو خطيًّا. إذن، ما المشكلة في الخيار ب؟ لا بد أن الأمر يتعلق بكيفية توليد الحرارة في السلك. تتولد الحرارة نتيجة لمرور التيار في السلك. تتناسب حرارة السلك الساخن، التي سنرمز لها بالرمز ‪𝑄‬‏، طرديًّا مع مربع شدة التيار. وبما أن ما يعنينا هو شدة التيار وليس قياس درجة الحرارة، فإن التدريج سيكون في الواقع غير خطي.

بالنظر إلى بعض الأمثلة بالأعداد، إذا انتقلنا من صفر أمبير؛ أي عدم وجود شدة تيار، إلى أمبير واحد، فقد يناظر هذا زيادة مقدارها 10 درجات. ولكن إذا انتقلنا من صفر أمبير إلى اثنين أمبير؛ أي إذا ضاعفنا شدة التيار، فيجب أن نتوقع زيادة الحرارة إلى أربعة أمثال قيمتها؛ إذ إن اثنين تربيع يساوي أربعة، في حين أن واحد تربيع يساوي واحدًا فحسب. وبالمثل، فإن ثلاثة أمبير ستناظر زيادة إلى تسعة أمثال، وهكذا.

للتذكير، هذه الأعداد ليس من المفترض أن تناظر أي أميترات حرارية في الحياة الواقعية. وإنما استخدمت فقط لغرض التوضيح. إلا أن النسب الموضحة صحيحة. بالنسبة إلى الأميتر الحراري، إذا لاحظنا تغيرات متساوية في التيار، فلا بد أن نلاحظ زيادة أسية في التقسيمات بين هذه التيارات.

يناظر الخيار أ انخفاضًا أسيًّا في العلاقة بين الحرارة وشدة التيار. وعليه، فإن الخيار ب يناظر علاقة خطية، وهذا يعني أن الشكل الذي يوضح بطريقة صحيحة تقسيمات تدريج أميتر حراري مناظرة لتغيرات متساوية في شدة التيار هو الخيار ج.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.