العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا
الظواهر الكهربائية › التكهرب - الشحنة الكهربائية
تطبيقات الكهرباء الساكنة: تجارب وأجهزة
→→
🔊 المعلّمة تقرأ لك
بالون مدلوك بالصوف يبقى عالقا بسقف الغرفة ساعات، وملعقة بلاستيكية مدلوكة تفرز الفلفل من الملح دون أن تلمس الخليط، ومصباح نيون يتوهّج في الظلام وهو غير موصول بأيّ دارة كهربائية. ما الذي يجمع بين هذه المشاهدات الثلاث، وكيف استفاد الإنسان منها في صنع أجهزة نستعملها كلّ يوم؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
- تفسير ثلاث تجارب من تجارب الكهرباء الساكنة بانتقال الإلكترونات
- تعليل انجذاب جسم خفيف إلى جسم مدلوك، وربط ذلك بكتلة الجسم المنجذب
- شرح مبدأ عمل المرشّح الكهرسكوني في تنقية الهواء
- ترتيب مراحل عمل آلة تصوير الوثائق وتفسير كلّ مرحلة
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
- أنّ الدلك يكهرب الجسم بانتقال الإلكترونات من جسم إلى آخر
- أنّ الشحنتين المتعاكستين تتجاذبان والمتماثلتين تتنافران
- التمييز بين المواد الناقلة والمواد العازلة
📌تجربة 01: البالون المكهرب
🧭الهدف: معرفة ما يكتسبه البالون عند دلكه بالصوف، وما يترتّب عن ذلك.
🧰الأدوات:
- عدّة بوالين هوائية
- قطعة قماش صوفية
- زاوية سقف الغرفة
📌التجربة:
- ننفخ عدّة بوالين ونربط فوهة كلّ واحد منها بإحكام.
- ندلك البالون بقطعة القماش الصوفية دلكا قويّا.
- نقرّب البالون المدلوك من زاوية سقف الغرفة ونتركه.
🔍الملاحظة: يبقى البالون في مكانه بزاوية السقف فترة طويلة، وكأنّه عالق به. ويطول بقاؤه أكثر عندما يكون هواء الغرفة جافّا.
عند دلك البالون بالصوف يكتسب منه إلكترونات، فيصير سالب الشحنة. وتجذبه الشحنات الموجبة الموجودة في سقف الغرفة، فيبقى عالقا. والسقف رديء التوصيل الكهربائي، فتبقى الشحنة في موضعها ساعات عديدة.
📌تجربة 02: فرز الملح عن الفلفل المطحون
🧭الهدف: فصل خليط من الملح والفلفل دون لمسه، بالاعتماد على التكهرب بالدلك.
🧰الأدوات:
- قليل من الملح المطحون غير الناعم
- قليل من الفلفل الناعم
- ملعقة صغيرة من البلاستيك
- قطعة صوف
📌التجربة:
- نخلط قليلا من الملح المطحون غير الناعم مع قليل من الفلفل الناعم.
- ندلك الملعقة البلاستيكية على قطعة الصوف.
- نضع الملعقة المدلوكة فوق الخليط على بعد كاف منه.
- نقرّب الملعقة من الخليط شيئا فشيئا.
🔍الملاحظة: يقفز الفلفل الناعم فورا ويلتصق بالملعقة بينما يبقى الملح في مكانه. وكلّما قرّبنا الملعقة أكثر انجذب الملح إليها هو أيضا.
الدلك يكسب الملعقة شحنات كهربائية تجذب الخليط إليها. وينجذب الفلفل أوّلا لأنّه أخفّ من الملح، فتكفيه قوّة جذب أصغر؛ ولجذب الملح لا بدّ من تقريب الملعقة أكثر.
📌تجربة 03: توهّج مصباح نيون غير موصول بدارة
🧭الهدف: بيان أنّ الدلك وحده يكفي لإضاءة مصباح نيون دون أيّ مولّد.
🧰الأدوات:
- مصباح نيون سليم غير موصول بأيّ دارة كهربائية
- قطعة صوف ناعمة
- غرفة مظلمة
📌التجربة:
- نأخذ مصباح النيون إلى غرفة مظلمة.
- ندلكه بقطعة الصوف الناعمة دلكا هادئا.
🔍الملاحظة: يتوهّج المصباح حول المنطقة التي تلامسها قطعة الصوف وحدها، وتبقى بقيّته مطفأة.
عند دلك الزجاج نسحب منه بعض الإلكترونات. وهذه الإلكترونات المتحرّكة تؤثّر في ذرّات بخار الزئبق الذي يملأ المصباح، فتنبعث أشعّة فوق بنفسجية، وهذه بدورها تجعل الطلاء الفسفوري يتوهّج. و«النّيون» الّذي في بيوتنا أنبوبٌ فلوريّ فيه بخار الزّئبق، لا غازُ النّيون.
انتبه أثناء هذه التجربة: لا تكسر مصباح النيون، فهو يحتوي في داخله على طلاء كيميائي قد يكون شديد الأذى.
المرشّحات الكهرسكونية
وظيفتها تنقية الهواء من دقائق الدخان، أي من الملوّثات.
مبدأ العمل
- يحتوي المرشّح على أسلاك رفيعة مشحونة بشحنة سالبة.
- عند مرور الغازات الملوّثة عبر المرشّح، تشحن هذه الأسلاك دقائق الدخان بشحنة سالبة.
- تنجذب دقائق الدخان إلى ألواح فلزّية موجبة الشحنة داخل المرشّح فتلتصق بها.
- تُهزّ هذه الألواح بمطرقة ميكانيكية، فتتجمّع الدقائق في الأسفل ويتخلّص منها.
تُستعمل المرشّحات الكهرسكونية في بعض المنازل وفي الأماكن العامّة، كالمطاعم والقاعات الكبيرة وغيرها، لتنقية الهواء من الغبار والدخان باستمرار.
آلة تصوير الوثائق
تعدّ آلة تصوير الوثائق من التطبيقات الهامّة التي تعتمد في عملها على الكهرباء الساكنة.
مبدأ العمل
- توجد داخل الآلة صفيحة مغطّاة بمادّة تصبح ناقلة عند سقوط الضوء عليها، وتُشحن هذه الصفيحة بشحنة موجبة.
- يُسلَّط ضوء على الورقة المراد تصويرها، فينعكس عن المناطق الفاتحة التي لا تحمل نصّا، ولا ينعكس عن المناطق الغامقة.
- يسقط الضوء المنعكس على الصفيحة، فتفقد شحنتها في المناطق التي يصلها الضوء، وتبقى مشحونة حيث لم يصلها، فيتكوّن خيال كهرسكوني للورقة.
- يُرشّ حبر على شكل دقائق مشحونة بشحنة سالبة على سطح الصفيحة، فتنجذب إلى الشحنات الموجبة الباقية، وهي التي تشكّل النصّ.
- تُمرَّر ورقة وتُضغط على الصفيحة فتلتصق بها دقائق الحبر، ثمّ تُعرَّض للحرارة فتنصهر الدقائق وتثبت، فنحصل على صورة طبق الأصل.
لاحظ أنّ الجهازين يشتغلان بالقاعدة نفسها التي رأيتها في التجارب الثلاث: المتعاكسان يتجاذبان. الدخان السالب ينجذب إلى اللوح الموجب، والحبر السالب ينجذب إلى مواضع النصّ الموجبة على الصفيحة.
المصطلحات العلمية
| العربية | français | english |
|---|---|---|
| الكهرباء الساكنة | électricité statique | Static electricity |
| الشحنة الكهربائية | charge électrique | Electric charge |
| المرشّح الكهرسكوني | filtre électrostatique | Electrostatic filter |
| آلة تصوير الوثائق | photocopieur | Photocopier |
🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال تفسير لمشاهدة أو لجهاز: «لماذا ينجذب الفلفل قبل الملح؟»، أو «اشرح مبدأ عمل المرشّح الكهرسكوني»، أو «رتّب مراحل عمل آلة تصوير الوثائق».
ثلاثة عناصر جاهزة: ① الجذب: الجسم المدلوك يُشحن ويجذب الأجسام الخفيفة المجاورة، وكلّما كان الجسم المنجذب أخفّ كفته قوّة جذب أصغر، ولهذا ينجذب الفلفل قبل الملح ② العوازل: الشحنة تبقى في موضعها على العازل، ولهذا يطول بقاء البالون عالقا في الجوّ الجافّ ③ الجهازان: المرشّح يشحن دقائق الدخان سالبا ثمّ يلتقطها بألواح موجبة ؛ وآلة التصوير تبني خيالا من شحنات موجبة، ثمّ تجذب إليه حبرا سالبا وتثبّته بالحرارة.
⛔ والخطأ الشائع: الوصف مكان التفسير ؛ «ينجذب لأنّه مدلوك» لا يكفي، والتفسير انتقال الإلكترونات ثمّ التجاذب بين شحنتين. وخطأ ثانٍ: الخلط في إشارات الشحن في مراحل الجهاز، والتجاذب لا يكون إلّا بين شحنتين متعاكستين.
خلاصة: الدلك يشحن الجسم، والجسم المشحون يجذب إليه الأجسام الخفيفة المجاورة. · كلّما كان الجسم المنجذب أخفّ كفته قوّة جذب أصغر: لهذا ينجذب الفلفل قبل الملح. · الشحنة تبقى في موضعها على العوازل، ولهذا يطول بقاء البالون عالقا في الجوّ الجافّ. · المرشّح الكهرسكوني يشحن دقائق الدخان سالبا ثمّ يلتقطها بألواح موجبة. · آلة التصوير تبني خيالا من الشحنات الموجبة، ثمّ تجذب إليه حبرا سالبا وتثبّته بالحرارة.
الصفحة 1/6
© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net