آیا تاکنون به سیم هایی که مخصوص سیم کشی برق است ،‌توجه کرده اید؟ این سیم ها را از دو قسمت درست کرده اند. یک قسمت رشته های باریکی هستند که در داخل قرارگرفته اند و قسمت دیگر، روکش آن است.
قسمت مرکزی از یک نوع فلز (معمولاًمس) تشکیل شده است و قسمت خارجی آن پلاستیکی است. به موادی که جریان برق را از خود عبور می دهند رسانا و به موادیکه عبور نمی دهند نارسانا گفته می شود.تمامی فلزات از جمله مس که سیم برق از آن ساخته می شود رسانا هستند. روکش پلاستیکی سیم در بیشتر فلزات نارسانا هستند.
در اتم بعضی عنصرها، الکترونی که به دورترین فاصله از هسته واقع است. براحتی از اتم به اتم دیگر جهش می کند. به اینگونه الکترونها «الکترون آزاد» گفته می شود. در مواد رسانا تعداد بی شماری الکترون آزاد وجود دارد. الکترون های آزاد با جابه جا شدن در داخل رسانا، باعث جابجایی بارالکتریکی ازداخل رسانا می شود.
در جسم نارسانا، به تعداد کافی الکترون آزاد برای جابه جایی وجود ندارد، در نتیجه وقتی به یک جسم نارسانا الکترون اضافه یا کاسته شود جسم دارای بارالکتریکی می گردد و بارالکتریکی در همان محل، ساکن باقی می ماند و جابه جا نمی شود.
اکنون که با چگونگی عبور بارالکتریکی در داخل جسم رسانا آشنا شدید.

اختلاف پتانسیل:

در مدار الکتریکی در صورتی که مدار به درستی بسته شده باشد جریان الکتریکی بوجود می آید و لامپ روشن می شود. برای بوجود آمدن جریان الکتریکی وجود قوه یا باتری است.هر قوه با باتری دارای دو پایانه است که یکی را پایانه ی مثبت و دیگری را پایانه ی منفی می نامند. علاوه بر آن درون قوه و باتری اجزای دیگری نیز وجود دارند.
باتری اتومبیل نیز مانند قوه از سه قسمت اساسی تشکیل شده است، هر خانه باتری دارای دو صفحه است که یکی پایانه مثبت و دیگری منفی است. قسمت سوم، مایع درون باتری است که به آن «الکترولیت» می گوئیم . الکترولیت باتری، محلول رقیق سولفوریک اسید است. به قوه باتری مولد جریان الکتریکی گفته می شود.
هر مولد جریان الکتریکی دارای یک مشخصه به نام ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی است. اختلاف پتانسیل الکتریکی را با یکایی به نام ولت اندازه می گیرند. اختلاف پتانسیل بین پایانه های قوه معمولی برابر با ۵/۱ ولت است. باتری ماشین های معمولی ۱۲ ولت و باتری کامیون ها ۲۴ ولت یا بیشتر است. اختلاف پتانسیل الکتریکی ،‌عامل ایجاد جریان الکتریکی در مدار است. یعنی برای ایجاد جریان در یک مدار، باید توسط یک مولد، بین دو سر مدار، اختلاف پتانسیل برقرار کنیم. اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه را با وسیله ای به نام «ولت سنج» اندازه می گیریم. برای این کار، دو سر ولت سنج را مانند شکل صفحه قبل، به دو سر قسمتی که می خواهیم اختلاف پتانسیل بین آنها را اندازه بگیریم، وصل می کنیم.

شدت جریان :

تجربه نشان میدهد که اگر ولتاژ مولد جریان الکتریکی در یک مدار افزایش یابد. مقدار جریان الکتریکی در مدار به همان نسبت افزایش می یابد، مثلاً‌ اگر در یک مدار به جای یک قوه ی ۵/۱ ولتی از دو قوه ی ۵/۱ ولتی که بطور سری به هم وصل شده اند (یعنی قطب مثبت اولی به قطب منفی دومی و صل شده است) استفاده کنیم، در مجموع اختلاف پتانسیل قوه ها برابر ۳ ولت می شود.
در این حالت مقدار جریان الکتریکی مواد نیز دو برابر می شود. مقدار جریان الکتریکی که در یک مدار جاری است را شدت جریان الکتریکی یا آمپراژ می نامند. شدت جریان هر مواد با وسیله ای به نام آمپرسنج یکای آمپراندازه گیری می شود. آمپرسنج همیشه در مدار به شکل سری (متوالی) با بقیه ی اجزای مدار، قرار می گیرد.

مقاومت الکتریکی:

وقتی انسان از یک محل شلوغ و پررفت و آمد عبور می کند، با کسانیک ه در جهت های مختلف در رفت و آمد هستند، برخورد می کند. این برخوردها مانع حرکت انسان می شود و انرژی را تلف می کند. از این رو تعدادی از انرژی انسان به گرما تبدیل می شود. وقتی جریان الکتریکی از یک رسانا،‌مانند رشته ی درون لامپ می گذرد. مقداری از انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل شده و باعث گرم شدن لامپ می شود. وقتی دو سر یک رسانا را به یک مولد وصل می کنیم. اختلاف پتانسیل الکتریکی مولد باعث می شود که الکترون های آزاد، در مدار حرکت می کنند. در واقع مولد به الکترون های آزاد موجود در رسانا انرژی می دهد، با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی (حرکتی) الکترون ها در رسانا به حرکت درمی آیند . الکترون ها ضمن حرکت در رسانا با ذره های سازنده آن، برخورد کرده و آن را به حرکت درمی آورند و به این ترتیب انرژی آنها به انرژی گرمایی تبدیل می شود و در نتیجه رسانا گرم می شود. این عمل مرتباً تکرار می شود. یعنی مولد به الکترون ها انرژی می دهد و انرژی الکترون ها در برخورد با ذره های مرتعش رسانا به گرما تبدیل می شود.
به همین دلیل،‌بعد از مدتی که از مولد استفاده می شود. انرژی آن تمام خواهد شد. در واقع، الکترون ها در هنگام حرکت در رسانا، همیشه با نوعی مقاومت رو به رو هستند که به این مقاومت الکتریکی گفته می شود. مقاومت الکتریکی رسانا را با وسیله ای به نام «اهم متر» اندازه می گیرند. یگای اندازه گیری مقاومت الکتریکی … را هم دانشمند آلمانی اهم نامیده می شود.
انجام آزمایشها نشان می دهد هر چه تعداد مقاومت الکتریکی یک مدار بیشتر باشد. شدت جریان ا لکتریکی در آن مدار کم تر است. از این رو می توان نتیجه گرفت که در یک مدار الکتریکی بین شدت جریان مدار، ولتاژ مقاومت الکتریکی آن رابطه ی زیر برقرار است:

شدت جریان (برحسب آمپر) = ولتاژ (بر حسب ولت)
مقاومت الکتریکی(برحسب اهم)

آهن ربا :

از زمان های قدیم به کمک آهن ربا جهت یابی می کردند و مسیر خود را در دریا و اقیانوس تشخیص میدادند. وقتی در یخچال را می بندیم، آهن رباهایی که در درون نوار پلاستیکی دور در گذاشته اند. در یخچال را به بدنه ی آن می چسباند، در طبیعت نیز سنگ هایی یافت می شود که به آن سنگ ها مغناطیسی آهن می گویند، قطعه های کوچک آهن را به خود جذب می کند.

قطب های آهن ربا:

یک آهن ربا که به هر شکلی که ساخته شده باشد، دارای دو قطب است. برای آن که به خاصیت قطب های آهن ربایی پی ببرید، کافی است یک آهن ربا را درون ظرفی که پر از میخ های کوچک است فرو ببرید و سپس بیرون بیاورید.
به ناحیه هایی که از آهن ربا که میخ بیشتری جذب می کند و خاصیت آهن ربایی در آن نواحی بیشتر است :‌قطب های آهن ربا می گویند. هر آهن ربا دارای دو قطب است. اگر آهن ربا را به دور از چیزهای آهنی، آزادانه بیاویزیم، همیشه در راستای شمال جنوب قرار می گیرند، از این رو قطب های آهن ربا را به قطب N یا شمال یاب و قطب S یا جنوب نامگذاری می کنند.
در آهن رباهای فعلی شکل یکی از شاخه های آهن ربا با قطب N و شاخه ی دیگر قطب S است. در آهن رباها حلقه ای معمولاً دو سمت بالا و پائین آهن ربا قطب ها را تشکیل می دهند.

اثر قطب های آهن ربا بر یکدیگر :

دیدیم که بارهای الکتریکی بر یکدیگر نیرو وارد می کنند. بارهای همنام یکدیگر را می رانند و بارهای غیرهمنام یکدیگر را می ربایند. آیا قطب های آهن ربا بر یکدیگر نیرو وارد می کنند؟ اگر بر یکدیگر نیرو وارد می کنند، نحوه ی اثر آن ها بریکدیگر چگونه است؟ از آزمایش هایی نطیر فعالیت بالا نتیجه می شود که «قطب های همنام یکدیگر را می رانند و قطب های غیرهمنام یکدیگر را می ربایند».

ساختن آهن ربا :

آهن ربا معمولاً به سه روش مالش، القا و الکتریکی ساخته می شود.

القای مغناطیسی :

اگر آهن ربای قویتری داشته باشید می توانید با کمک زنجیر اول،‌رنجیرهای بلندتری بسازید و اگر صفحه ای کاغذ یا یک مقوا یا یک شیشه را مطابق شکل بین آهن ربا و اولین سنجاق قرار دهید،‌باز هم می توانید زنجیر مغناطیسی بسازید. یعنی بدون تماس آهن ربا با سنجاق، آهن ربا با خاصیت مغناطیسی را در سنجاق ایجاد می کند. این پدیده ، یعنی ایجاد خاصیت مغناطیسی در یک آهن توسط یک آهن ربا حتی بدون تماس با آن، را القای مغناطیسی می نامند.

اکنون می توانیم بفهمیم که یک آهن ربا چگونه میخ آهنی را جذب می کند. آهن ربا ابتدا سنجاق یا یک ماده ی مغناطیسی را طوری به آهن ربا تبدیل می کند که قطب های ناهمنام آهن ربا و سنجاق در مجاورت یکدیگر واقع شوند. در این حالت نیروی جاذبه ی مغناطیسی بین قطب های ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهن ربا می شود.

آهن ربای الکتریکی:

تاکنون با دو روش برای تبدیل آهن به آهن ربا آشنا شدید. آیا روش دیگری وجود دارد که به کمک آن بتوان یک قطعه آهن را به آهن ربا تبدیل کرد؟

فکر کنید . فصل ۹ – ص ۹۴

دیدیم که برق و نیز صاعقه ، تخلیه ی الکتریکی بین دو ابر یا ابر و زمین است، با توجه به آن چه تاکنون آموخته اید پاسخ دهید که «تخلیه الکتریکی چه روی می دهد؟»

مشاهده کنید : ص ۹۸ :
یک لامپ را روشن و پس از مدت کوتاهی خاموش کنید. سپس آن را لمس کنید، چه تغییری کرده است؟

لامپ پس از روشن و خاموش شدن گرم می شود و این نشان میدهد که در لامپ بدلیل مقاومت الکتریکی قسمتی از انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل شده است.

اندازه گیری کنید:
به کمک یک لامپ ۳ ولتی در قوه ی ۵/۱ ولتی یک ولت سنج دو آمپرسنج و یک کلید مداری مطابق شکل ص ۹۹ بسازید. وقتی کلید را می بندید، لامپ روشن می شود. آمپرسنج ها (A1 و A2) جریان الکتریکی در مدار و ولت سنج (V) ،‌اختلاف پتانسیل دو سر لامپ را نشان می دهند. پاسخ پرسشهای زیر را بنویسید.
۱ – آمپرسنج های A1 و A2 انازه هایی را نشان میدهند. آیا این اندازه ها یکسان هستند یا خیر؟ از مقایسه ی آنها چه نتیجه ای می گیرید؟

آمپر سنج A1‌و A2 اندازه هایی یکسان را تشکیل می دهند. از مقایسه ی مقادیر A1‌و A2 نتیجه گرفته می شود که در مدار الکتریکی ساده،‌جریان الکتریکی در همه نقاط مقدار ثابتی را دارد.

محاسبه کنید مقاومت الکتریکی لامپ چه اندازه است؟

اختلاف پتانسیل = ۱/۵×۲=۳
جریان الکتریکی = ۰/۵ آمپر

مقاومت الکتریکی = اختلاف پتانسیل = ۳ = ۶ اهم
جریان الکتریکی ۰/۵

سؤال :
۱ – جسم رسانا و جسم نارسانا را تعریف کنید؟

به هر جسمی که بارالکتریکی را از خود عبور می دهد رسانا گفته می شود مانند مس. هر جسمی که بارالکتریکی را از خود عبور ندهد نارسانا گفته می شود. مانند پلاستیک

۲ – انرژی پتانسیل الکتریکی چیست؟
انرژی بارهای الکتریکی در یک جسم باردار را انرژی پتانسیل الکتریکی می گویند.

۳ – آیا انرژی الکتریکی به سایر انرژیها تبدیل می شود؟
بله،‌انرژی ذخیره شده در باتری یا قوه در مدار الکتریکی به گرما، نور و سایر انرژیها تبدیل می شود.

۴ – هر باتری دارای چند پایانه است؟
هر باتری دارای دو پایانه است. یکی مثبت و دیگری منفی

۵ – اختلاف پتانسیل الکتریکی در مولد را تعریف کنید:
پایانه های یک مولد از نظر انرژی پتانسیل الکتریکی با یک دیگر تفاوت دارند که به میزان این تفاوت اختلاف پتانسیل الکتریکی گفته می شود.

۶ – ولت سنج چیست؟
ولت سنج وسیله ای است که با آن اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را اندازه می گیرند.

۷ – شدت جریان الکتریکی مدار چگونه اندازه گیری می شود؟
شدت جریان الکتریکی مدار به وسیله آمپرسنج که همیشه در مدار بصورت سری بسته می شود اندازه گیری می شود.

۸ – قانون اهم را تعریف کنید؟
نسبت اختلاف پتانسیل دو سر رساناهای فلزی به شدت جریانی که از آن ها می گذرد، برابر مقاومت الکتریکی رسانا است. این بیان را قانون اهم می گویند.

۹ – سنگ مغناطیسی آهن چیست؟
در طبیعت سنگ هایی یافت می شود که قطعه های کوچک آهن را به خود جذب می کند و به آن سنگ مغناطیسی آهن می گویند.

۱۰ – القای مغناطیسی را تعریف کنید؟
ایجاد خاصیت مغناطیسی در یک آهن توسط یک آهن ربا حتی بدون تماس با آن را القای مغناطیسی می نامند.



موضوعات مرتبط: فصل 9 کتاب علوم تجربی سوم راهنمایی

تاريخ : جمعه هفتم مرداد 1390 | 2:15 | نویسنده : \مزارعی |