جرب بنفسك المغناطيس الكهربائي!

يعتبر المغناطيس جزء مهم من حياتنا اليومية، ولكن قصته لا تكتمل بدون كهرباء ولاستكشاف العلاقة بين المغناطيس والكهرباء سنجرب ذلك بواسطة بناء مغناطيس كهربائي بسيط بواسطة مسمار، وبطارية، ومشبك ورق، وأسلاك نحاس

 

ما الذي حدث في التجربة؟

عند توصيل سلك النحاس مع البطارية يتدفق التيار خلال سلك النحاس الذي بدوره كون مجال مغناطيس أثّر على المسمار، وسيعمل المسمار كمغناطيس قوي، وهو ما يعرف بالمغناطيس الكهربائي.

إذاً، المغناطيس الكهربائي يتكون من سلك نحاس ملتف حول أسطوانة أو قطعة حديدية كالمسمار مثلاً. تتناسب شدة المغناطيسي المتولد مع شدة التيار ومع عدد لفات السلك.

 

تساؤل!

مالذي سيحدث عند زيادة عدد اللفات؟

ومالذي يحدث عند قطع التيار؟

 

ربط المناهج

 يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس الصف الثاني متوسط

الفصل الدراسي الأول: تحولات الطاقة

الفصل الدراسي الثاني: الموجات ونقل الطاقة

 تسعى المملكة العربية السعودية للتوجه وتسليط الضوء على تطوير تقنيات جديدة لمواجهة التحديات البيئية مثل تغيرات المناخ

جرب بنفسك الإحتباس الحراري!

غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن عملية التنفس وعن عمليات الاحتراق من أهم المسببات في ظاهرة الاحتباس الحراري

كيف يمكن للاحتباس الحراري التأثير على حياتنا؟

 

ما الذي حدث في التجربة؟

عندما تزداد نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون تنخفض قيمة الأس الهيدروجيني (pH) لمحلول أزرق البرموثيمول وذلك بسبب انحلالية غاز ثاني أكسيد الكربون في المحلول

استخدمنا في التجربة:

            • محلول “أزرق البروموثيمول” وهو سائل ازرق اللون يتبدل إلى اللون الأخضر المصفر في وجود ثاني اكسيد الكربون
            • بيكربونات الصوديوم والخل ليكون مصدر لغاز ثاني أكسيد الكربون

 

تساؤل!

مالذي سيحدث للكائنات البحرية عند إرتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون؟ 

 

ربط المناهج

 يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس

الصف الأول متوسط – الفصل الدراسي الثاني: تأثير الإنسان في الهواء

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: التلوث وحماية البيئة – الإحتباس الحراري

جرب بنفسك توربين الرياح!

استغلّ الإنسان منذ القدم طاقة الرياح في العديد من المجالات، في دفع السفن الشراعية وطحن الحبوب عن طريق طواحين الهواء

 

ما الذي حدث في التجربة؟

عندما  تمر الرياح على الشفرات تخلق دفعة هوائية تتسبب في دوران الشفرات، وهذا الدوران يشغل المولد فينتج طاقة كهربائية.

تساؤل!

مالذي سيحدث في حال تعرض التوربين لسرعة رياح عالية؟

كيف يمكننا زيادة كفاءة توربين الرياح

 

ربط المناهج

 يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: تحولات الطاقة

 الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: طاقة الرياح

جرب بنفسك  المولد اليدوي!

تعتبر المولد الكهربائي واحداُ من أهم الأجهزة الحديثة، فهو يقوم على مبدأ تحويل الطاقة الميكانيكية الحركية إلى طاقة كهربائية قادرة على تشغيل العديد من الآلات والأجهزة التي تعتمد في عملها وتشغيلها على التيار الكهربائي

 

ما الذي حدث في التجربة؟

عندما يتحرك سلكٌ نحاسي ومجالٌ مغناطيسيٌّ بشكل متعامد، يُستحَثٌّ جهدٌ كهربائيٌّ في السلك، وحيث أن السلك جزء من دائرة كهربائية كاملة، يتسبب الجهد الكهربائي في سيران تيارٍ كهربائي في الدائرة. ففي المولد الذي قمت بتركيبه، عندما تتحرك أقراص المغناطيس عبر لفَّة السلك، تواجه اللفَّة مجالا مغناطيسيًّا متغيرًا يتسبب في توليد جهدٍ كهربائي، مُسْتَحَثٍّ في اللفَّة، وبما أن لفَّة الأسلاك جزءٌ من دائرة كهربائية كاملة، فإن التيار يمر فيها ويضيء الصمام الثنائي للضور (LED)

مع ذلك لاحظ أن الأمر يعتمد على تحريك المولد بسرعة.. فإذا قمت بتحريكه ببطء شديد، فإن هذه الحركة قد لا تسبب في توليد الجهد الكهربائي اللازم لإضاءة المصباح.

 

تساؤل!

كيف يمكننا جعل التيار مستمر؟

كيف تعمل المولدات؟

ربط المناهج

يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: انتقال الطاقة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: أشكال الطاقة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: تحولات الطاقة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: توليد الطاقة الكهربائية

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الكهرباء

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: التيار الكهربائي

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الدوائر الكهربائية

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: سريان التيار

جرب بنفسك الحمل الحراري

نتقل الطاقة الحراريّة بالاعتماد على ثلاث طرق رئيسيّة وهي: التوصيل، والحمل، والإشعاع. بالنسبة للحمل الحراري هي عملية تنقل الحرارة وتنقل الكتلة في وقت واحد.

 

ما الذي حدث في التجربة؟

في أولى التجربتين بقي الماء الساخن في الأعلى والماء البارد في الأسفل ولم تمتزج الألون إلا أن التجربة الثانية ارتفع الماء الساخن لأعلى والماء البارد تحرك لأسفل وهكذا امتزجت الألوان، والسبب أن اختلاف درجة حرارة الجزيئات يؤدي إلى اختلاف كثافتها ومعدل اهتزازها، حيث أن الجزيئات الساخنة تتحرك بسرعة أكبر من الجزيئات الباردة.

ولأن المياه الباردة أعلى كثافة من المياه الساخنة، يؤدي ذلك إلى بقاء المياه الباردة الثقيلة في الأسفل والساخنة في الأعلى وعدم وامتزاج الألوان. والجاذبية الأرضية تساعد في ذلك، بأن تفصل بيت السوائل حسب كثافتها، وهذا ما يعرف بظاهرة الحمل الحراري.

 

تساؤل!

ماذا سيحدث في حال تم استبدال ألوان الطعام بمنتج آخر؟

ماذا سيحدث إن استخدمنا مادة أخرى غير الماء؟

 

ربط المناهج

 يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: الحرارة وتحولات المادة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الحرارة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: انتقال الحرارة

جرب بنفسك اتجاه المجال المغناطيسي!

جربنا كثيراً تخطيط المجال عملياً باستخدام برادة حديد. بحيث ترش فوق قطعة ورقية خفيفة موضوعة فوق مغناطيس أو اكثر حيث تترتب جزيئات برادة الحديد في خطوط مستقيمة  وأخرى منحنية متكاثفة حول الأقطاب ومتباعدة بعيداً عنهما تسمىبخطوط المجال أو القوى المغناطيسية.

كيف يمكننا معرفة أشكال خطوط المجال المغناطيسي باستخدام تقنية أخرى؟!

 

ما الذي حدث في التجربة؟

في هذا النشاط بدلا من استخدام برادة الحديد لتخيل خطوط المجال المغناطيسي سنقوم باستخدام إبرة بوصلة لتتبع خطوط المجال المغناطيسي على امتداد قطعة من الورق. ففي الوقت الذي تتحرك فيه البوصلة حول مختلف أجزاء.

في الواقع في بعض الأماكن على الورقة يتضح أن المجالين المغناطيسيين يقاوم أحدهما الآخر في القوة والاتجاه.

 

تساؤل!

هل هناك عوامل أخرى تؤثر على اتجاه خطوط المجال المغناطيسي؟

هل تؤثر طريقة تثبيت المغناطيس على اتجاه خطوط المجال؟

 

جرب بنفسك الخلية الشمسية البسيطة!

تعتبر الشّمس أكبرُ مصدر للطّاقة، ويمكننا الاستفادة منها لتغطية احتياجات الطّاقة لجميع بني البشر.

 

ما الذي حدث في التجربة؟

عند استخدام شريحة النحاس النظيف بالإضافة إلى شريحة أكسيد النحاس (شريحة تعرضت لدرجة حرارة عالية) أصبح ذلك لدينا شريحتين بشحنتين مختلفتين، فأكسيد النحاس مادة شبه موصلة، ويمثل الطرف السالب، أما النحاس النقي فيمثل الطرف الموجب.

عند تسليط الضوء على صفيحة أكسيد النحاس تكتسب من الضوء بعضاً من الإلكترونات الطاقة الكافية لتصبح حرة. فتنتقل الإلكترونات الحرة إلى السلك، ثم إلى صفيحة النحاس النقي لتعود إلى صفيحة أكسيد النحاس عن طريق الماء المالح الموصل للكهرباء.

نقوم بقياس الحهد الكهرباء عن طريق جهاز الفولتميتر، وبانعدام الضوء عندها سيتناقص الجهد الكهربائي في الجهاز.

 

تساؤل!

هل يمكن للخلية البسيطة إضاء مصباح صغير؟

هل يمكننا استخدام شرائح توصيل أخرى؟

 

ربط المناهج

 يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: انتقال الطاقة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: أشكال الطاقة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: تحولات الطاقة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الأول: توليد الطاقة الكهربائية

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الكهرباء

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: التيار الكهربائي

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الدوائر الكهربائية

الصف الثالث متوسط – الفصل الدراسي الثاني: سريان التيار

جرب بنفسك الفرن الشمسي

هل ارتديت من قبل قميص اسود في يوم مشمس او جلست على كرسي سيارة اسود في فصل الصيف؟ كيف يمكننا الاستفادة من اللون الأسود في الطبخ!

 

ما الذي حدث في التجربة؟

الفرن الشمسي وهو المعروف أكثر بالطباخ الشمسي، يعمل تحت مبدأ تحويل اشعة الشمس لطاقة حرارية والاحتفاظ بالحرارة لعملية الطبخ. ولإنجاح هذه العملية نقوم تغطية وتغليف أي صندوق متوفر بمواد عاكسة لجذب أقصى حد من اشعة الشمس. في هذه الحالة أنت تستخدم رقائق القصدير، وسطح الطبخ مكون من ورق مقوى اسود لأنه يحتفظ بالحرارة بشكل جيد وبما انه تم الاحتفاظ بالحرارة بالهواء داخل الفرن يسخن أيضا وهو ما يساعد على تسخين حلوى المارشميلو والبسكويت التي تذوب في فمك.

 

تساؤل!

كيف يمكننا زيادة تركيز أشعة الشمس؟

 

ربط المناهج

 يمكن تطبيق هذه التجربة ضمن دروس

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الحرارة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: انتقال الحرارة

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: الموصلات الحرارية

الصف الثاني متوسط – الفصل الدراسي الثاني: امتصاص الحرارة