العلوم · الصف الثالث الإعدادي · الترم الأول
القوى الكهربية والمغناطيسية
القوة الكهربية بين الشحنات والتكهرب بالدلك، والمغناطيس وأقطابه والمجال المغناطيسي، والأثر المغناطيسي للتيار الكهربي، والمغناطيس الكهربي وتطبيقاته.
آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى
مقدمة
- الوحدة: الوحدة الثانية: الكهربية والمغناطيسية
- الدرس: الثالث
المشط البلاستيكي بعد تمريره في الشعر الجاف يجذب قصاصات الورق، والمغناطيس يجذب مسمار الحديد دون أن يلمسه. هاتان قوتان تعملان عن بعد: القوة الكهربية والقوة المغناطيسية. وسنكتشف أن التيار الكهربي نفسه قادر على توليد مغناطيسية.
أهداف التعلم
- أن تفسر التكهرب بالدلك وقاعدة التجاذب والتنافر بين الشحنات.
- أن تذكر العوامل المؤثرة في مقدار القوة الكهربية.
- أن تصف أقطاب المغناطيس والمجال المغناطيسي وخطوطه.
- أن توضح الأثر المغناطيسي للتيار وطريقة عمل المغناطيس الكهربي.
شرح الدرس
الشحنات والقوة الكهربية
عند دلك جسمين عازلين معًا تنتقل إلكترونات من أحدهما إلى الآخر: الذي يكتسب إلكترونات يصبح سالب الشحنة، والذي يفقدها يصبح موجب الشحنة.
- الشحنات المتشابهة تتنافر، والشحنات المختلفة تتجاذب.
- تزداد القوة الكهربية بزيادة مقدار الشحنتين، وتقل كثيرًا بزيادة المسافة بينهما.
يجذب الجسم المشحون الأجسام الخفيفة غير المشحونة لأنه يعيد توزيع الشحنات داخلها، فتقترب منه الشحنات المخالفة.
المغناطيس والمجال المغناطيسي
- لكل مغناطيس قطبان: شمالي وجنوبي، وتتركز قوة الجذب عندهما.
- الأقطاب المتشابهة تتنافر، والمختلفة تتجاذب.
- لا يمكن فصل القطبين؛ إذا كُسر المغناطيس أصبح كل جزء مغناطيسًا كاملًا بقطبين.
- المجال المغناطيسي: المنطقة المحيطة بالمغناطيس التي تظهر فيها آثار قوته.
- تُمثل المجالات بخطوط وهمية تخرج من القطب الشمالي وتدخل في القطب الجنوبي خارج المغناطيس، وتتقارب عند القطبين حيث يكون المجال أقوى. ويمكن إظهارها ببرادة الحديد.
المواد المغناطيسية مثل الحديد والنيكل والكوبالت تنجذب للمغناطيس، أما النحاس والألومنيوم والخشب فلا تنجذب.
الأثر المغناطيسي للتيار الكهربي
إذا وُضعت بوصلة بالقرب من سلك يمر فيه تيار انحرفت إبرتها، وإذا عُكس اتجاه التيار انحرفت في الاتجاه المعاكس. إذن التيار الكهربي يولد حوله مجالًا مغناطيسيًا. خطوط هذا المجال حول السلك المستقيم دوائر متحدة المركز محورها السلك.
المغناطيس الكهربي
إذا لُف سلك معزول على هيئة ملف حول قلب من الحديد المطاوع ومر فيه تيار، أصبح القلب مغناطيسًا قويًا، ويفقد مغناطيسيته عند قطع التيار. تزداد قوته بزيادة:
- شدة التيار المار في الملف.
- عدد لفات الملف.
- وجود قلب من الحديد المطاوع داخله.
تطبيقات: الجرس الكهربي، والأوناش المغناطيسية لرفع الخردة الحديدية وفصلها، والمحركات الكهربية، ومكبرات الصوت، وأقفال الأبواب الكهربية.
أمثلة وتطبيقات
مثال 1: بالونة دُلكت بالصوف ثم قُربت من حائط فالتصقت به. فسّر.
الحل: اكتسبت البالونة شحنة بالدلك، فأعادت توزيع الشحنات على سطح الحائط القريب منها، فتجاذبت مع الشحنات المخالفة.
مثال 2: لماذا يستخدم الحديد المطاوع لا الصلب في قلب المغناطيس الكهربي للأوناش؟
الحل: لأن الحديد المطاوع يتمغنط بسرعة ويفقد مغناطيسيته بسرعة عند قطع التيار، فيسقط الحديد المرفوع عند الحاجة.
ملاحظات مهمة
- الشحنة لا تُخلق بالدلك، بل تنتقل الإلكترونات من جسم إلى آخر.
- القطب الشمالي للإبرة المغناطيسية يتجه نحو الشمال الجغرافي لأن الأرض تسلك سلوك مغناطيس كبير.
- أبعد الأجهزة الإلكترونية وبطاقات الشريط المغناطيسي عن المغناطيسات القوية.
المفاهيم الأساسية
- الشحنات المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب، وكذلك الأقطاب المغناطيسية.
- القوة الكهربية تزداد بزيادة الشحنات وتقل بزيادة المسافة.
- المجال المغناطيسي تمثله خطوط من الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطيس.
- التيار الكهربي يولد مجالًا مغناطيسيًا، وهو أساس المغناطيس الكهربي.
ملخص الدرس
تنشأ القوة الكهربية بين الأجسام المشحونة وتنشأ القوة المغناطيسية بين أقطاب المغناطيس، وفي الحالتين تتنافر المتشابهات وتتجاذب المختلفات. والتيار الكهربي يولد مجالًا مغناطيسيًا حوله، وعلى هذا يقوم المغناطيس الكهربي الذي تتحكم في قوته شدة التيار وعدد اللفات والقلب الحديدي.
أسئلة للتدريب
- فسّر: المسطرة البلاستيكية المدلوكة تجذب قصاصات الورق.
- ماذا يحدث عند تقريب القطب الشمالي لمغناطيس من القطب الشمالي لمغناطيس آخر؟
- اذكر ثلاث طرق لزيادة قوة المغناطيس الكهربي.
- صف تجربة تثبت أن التيار الكهربي يولد مجالًا مغناطيسيًا.
- اذكر تطبيقين للمغناطيس الكهربي في حياتك اليومية.