موادّ جيدة التوصيل وأخرى رديئة
يصنّف موادّ إلى جيدة التوصيل للكهرباء ورديئة التوصيل بالحكم على إضاءة المصباح حين توضع في ثغرة دارة كهربائية.
المحاكاة التفاعلية
محاكاة تفاعلية: أدوات بناء الدارة الكهربائية: التيار المستمر — من PhET
لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.
في كتابك
- نشاط (٥): توصيل الكهرباء — الجزء الأول، ص ٥٧
خطوات التجربة
افتح شاشة «مقدمة»، وضع علامة على «التسميات» لتظهر أسماء العناصر في الصندوق.
اسحب «بطارية» و«مصباح كهربائي» وثلاثة من «سلك كهربائي»، وصِلها في دارة كدارة الكتاب، واترك ثغرة بين طرفي سلكين (أ و ب). هل يضيء المصباح؟
اسحب «دبوس ورق» من الصندوق وضعه في الثغرة حتى يتّصل طرفاه بالطرفين أ و ب، ولاحظ إضاءة المصباح.
ضع علامة على «أظهِر التيّار» لترى الإلكترونات تتحرّك في الدارة، ولاحظ سرعتها.
استبدل الدبوس بـ«قطعة معدنية» ثم بـ«قلم رصاص» ثم بـ«ممحاة» ثم بـ«ورقة من فئة الدولار» (حرّك الصندوق بالأسهم لتجدها)، ولاحظ المصباح والإلكترونات في كل مرة.
سجّل نتائجك في جدولين كجدول الكتاب: موادّ جيدة التوصيل للكهرباء، وموادّ رديئة التوصيل للكهرباء.
الفكرة العلمية
لا يضيء المصباح إلا إذا اكتملت الدارة، أي اتّصل مسار التيار من البطارية عبر المصباح وعاد إليها. فإذا وضعنا مادّة في الثغرة وأضاء المصباح، فالمادّة جيدة التوصيل للكهرباء؛ وإذا بقي مطفأً فهي رديئة التوصيل. الفلزّات مثل الحديد والنحاس جيدة التوصيل، ولذلك أضاء المصباح بقوّة مع دبوس الورق والقطعة المعدنية. وقلم الرصاص فيه الجرافيت (الكربون)، وهو يوصل الكهرباء مع أنه ليس فلزًّا، لكن المصباح أضاء معه أضعف. أما الممحاة المطاطية والورقة فلم يضئ معهما المصباح، فهما رديئتا التوصيل. ولاحظ أن المحاكاة لا تحوي الكبريت ولا ورق الألومنيوم الموجودين في نشاط الكتاب، وأن الممحاة والورقة ليستا عنصرين.
قوّم نفسك
جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.
وضعت «دبوس ورق» في الثغرة فأضاء المصباح بقوّة. ماذا تستنتج؟
- الدبوس يولّد الكهرباء للمصباح
- الدبوس يقطع الدارة
- الدبوس فلزّ جيد التوصيل للكهرباء أكمل الدارة
- المصباح يضيء دائمًا مهما وضعنا في الثغرة
اعرض الإجابة
ج) الدبوس فلزّ جيد التوصيل للكهرباء أكمل الدارة
الدبوس فلزّ، والفلزّات جيدة التوصيل، فاكتمل به مسار التيار وأضاء المصباح. البطارية هي مصدر الطاقة لا الدبوس. ومن قال إن المصباح يضيء دائمًا تكذّبه تجربة الممحاة التي بقي المصباح معها مطفأً.
وضعت «ممحاة» في الثغرة فبقي المصباح مطفأً ولم تتحرّك الإلكترونات تقريبًا. ما التفسير الصحيح؟
- الممحاة رديئة التوصيل للكهرباء، فلم تكتمل الدارة
- البطارية فرغت
- المصباح احترق
- الممحاة جيدة التوصيل لكنها صغيرة
اعرض الإجابة
أ) الممحاة رديئة التوصيل للكهرباء، فلم تكتمل الدارة
المطاط رديء التوصيل للكهرباء، فلا يمرّ فيه تيار يكفي لإضاءة المصباح. والبطارية لم تفرغ والمصباح لم يحترق: إذا أعدت الدبوس مكان الممحاة يضيء المصباح من جديد. التحقّق بإعادة المادّة الجيدة يحسم هذا الشكّ.
مع «قلم رصاص» أضاء المصباح، لكن أضعف منه مع «دبوس ورق». كيف نصنّف قلم الرصاص؟
- رديء التوصيل، لأن الضوء ضعيف
- جيد التوصيل تمامًا كالفلزّات
- لا يوصل، والضوء من البطارية مباشرة
- يوصل الكهرباء لأن فيه الجرافيت (الكربون)، لكن أقلّ من الدبوس الفلزّي
اعرض الإجابة
د) يوصل الكهرباء لأن فيه الجرافيت (الكربون)، لكن أقلّ من الدبوس الفلزّي
المصباح أضاء، فالتيار مرّ في الجرافيت، وهو موصل للكهرباء مع أنه ليس فلزًّا. لكن الضوء الأضعف يدلّ على أنه يوصل أقلّ من الدبوس. ومن قال «رديء» لم ينتبه إلى أن المصباح أضاء فعلًا، ومن قال «كالفلزّات تمامًا» تجاهل الفرق في شدّة الإضاءة.
لماذا تُصنع أسلاك الكهرباء في البيت من النحاس، ثم تُغطّى بالبلاستيك؟ اربط إجابتك بنتائج تجربتك.
اعرض الإجابة
النحاس فلزّ جيد التوصيل، فيمرّ فيه التيار بسهولة كما مرّ في الدبوس والقطعة المعدنية. والبلاستيك رديء التوصيل كالممحاة، فلا يمرّ فيه التيار. فيحمل النحاس التيار، ويمنع الغطاء البلاستيكي وصوله إلى أيدينا.
لماذا أغلقنا الثغرة أولًا بسلك قبل أن نجرّب الموادّ؟ وماذا كنت ستستنتج لو لم يضئ المصباح مع السلك؟
اعرض الإجابة
لنتأكّد أن الدارة سليمة وأن المصباح يضيء حين تكتمل. لو لم يضئ المصباح مع السلك لكان الخلل في التوصيل نفسه، كطرف غير متّصل، لا في الموادّ. وعندها لا نستطيع أن نحكم على أيّ مادّة حتى نصلح الدارة.