نشاط عملي يوّضح طريقة صنع “فاصمة منصهرة”

2011 الكهرباء والمغناطيسية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

فاصمة منصهرة الفيزياء

الأهداف

1- صنع فاصمة منصهرة.

2– مقارنة بين عدد فاصمات في الدارة الكهربائية.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– سلك حديدي رفيع جداً شبيه بالأسلاك المستخدمة في البيانو

– سلك نحاسي

– أربع وصلات كهرباء مع ملقط مسنن في أطرافها

– بطارية 6 فولتات أو 12 فولتاً

– أميتر (اختياري)

 

خطوات العمل:

1- اقطع سلكاً نحاسياً بطول 2 بوصة (5 سم) وسلكاً حديدياً بالطول نفسه. افتل السلكين حول بعضهما من أحد طرفيهما، بحيث تصنع سلكاً أطول.

2- خذ الوصلة واربط أحد الملاقط المسننة بالطرف الحر للسلك الحديدي الرفيع. أوصل الطرف الآخر من الوصلة بأحد قطبي البطارية.

3- علق وصلة ثانية بالطرف الحر من السلك النحاسي.

4– علّق الطرف الآخر على إحدى الوصلات من الأميتر.

5– خذ وصلة ثالثة مزودة بملقط مسنن واربط أحد الملقطين بالوصلة الثانية للأميتر.

6- علق الملقط المسنن الثاني بقطب البطارية الآخر. إذا تحركت إبرة مقياس الكهرباء بطريقة غير صحيحة أو لم تتحرك على الإطلاق، حاول تبديل وصلتي قطب البطارية.

انظر بإمعان إلى السلك المعدني الرفيع، هل ينقطع ؟ لا تلمس السلك الحديدي بأصابعك لأنه قد يكون حاراً. وإذا لم ينقطع السلك الحديدي، حرك الملاقط المسننة بعناية بين السلك الحديدي والنحاسي كي تُقصّر السلك الحديدي. استمر في تقصير السلك إلى أن ينقطع.

7- انظر إلى الأميتر، ستجد أن التيار الكهربائي قد ازداد. انظر مرة أخرى إلى السلك الحديدي الرفيع. هل تلاحظ حدوث أي شيء؟

 

8- استمر في تكرار الخطوتين 6 و 7 إلى أن تلاحظ أن السلك الحديدي أخذ يتوهج. سيحترق السلك كله في نهاية الأمر وينقطع بشكل كامل. لاحظ القراءة التي تظهر على الأميتر عندما يحدث ذلك.

 

تمعن في أسلاك الفاصمة المنصهرة المجهزة حسب قيم التيار الكهربائي المختلفة.

ماذا تلاحظ بالنسبة للأسلاك عندما يزداد مستوى التيار؟ هل الفاصمة المكونة من سلك 2 أمبير أسمك أم رفع من فاصمة سلكها 5 أمبير؟

جرب عدداً من الأسلاك المختلفة بدلاً من السلك الحديدي الرفيع في دارتك الكهربائية. اختبر درجة الإنصهار بالنسبة لأي من تلك الأسلاك المختلفة.

 

اصنع جدولاً وسجل عليه أطوال الأسلاك التقريبية عند انقطاعها والتيار الذي يظهر على الأميتر قبيل احتراق السلك بصورة كاملة.

تأكد فيما إذا كانت تلك البيانات متطابقة مع تصنيف التيار لأنواع الفواصم المنصهرة المختلفة وسماكاتها.

 

فعلى سبيل المثال، ينبغي أن يحترق سلك استطاعة فاصمته 2 أمبير عند مرور تيار كهربائي أقل شدة من سلك استطاعته 5 أمبير. تذكر أن تتجنب ملامسة السلك المحترق إلى أن يبرد .

حاول أن تعثر على فاصمة أنبوبية شبيهة بالفاصمة المنصهرة (الفيوز أو الصمامة الكهربائية ) في الصورة إلى اليسار، اطلب مساعدة من أحد الكبار لقطع وفتح الأنبوب لترى ما في داخل.

 

تحليل النشاط:

لم يحترق السلك النحاسي في دارتك لأن النحاس موصل جيد للكهرباء. وفي الدارة الكهربائية التي صنعتها كانت الفاصمة المنصهرة هي السلك الحديدي.

ومع ارتفاع شدة التيار الكهربائي تزداد درجة حرارة السلك الحديدي. وفي النهاية سيصبح هذا السلك حارً جداً، ما يؤدي إلى احتراقه وانقطاعه.

 

عندما قمت بتقصير السلك الحديدي، لابدّ أنك لاحظت أن شدة التيار الكهربائي قد ازدادت.

يحدث هذا لأن مقاومة السلك تزداد تبعاً لطوله ، فكلما كان السلك  أكثر طولاً أصبح سريان الإلكترونات فيه أكثر بعداً وازداد عدد الذرّات التي تصطدم معها أثناء مرورها.

 

إن تقصير السلك الحديدي يقلل المسافة التي تقطعها الإلكترونات، ما يؤدي إلى إضعاف المقاومة التي تواجهها. وتظل شدة التيار الكهربائي عبر الدارة كما هي لأنك تستخدم البطارية ذاتها.

لذلك إذا انخفضت المقاومة فإن التيار الكهربائي الذي يمر في الدارة سيزداد في كل مرة تقوم فيها بتقصير السلك.

 

ما العمل لو أن سلك الفاصمة المنصهرة لم يتوهج أو ينقطع؟

تفقّد صلاحية البطارية وذلك بوصلها مباشرة بجهاز الأميتر وانظر إلى شاشة العرض.

إذا كانت البطارية في حالة تشغيلية جيدة عليك أن تتفقد مرة أخرى جميع الوصلات التي قمت بها في دارتك الكهربائية.

 

نصائح للسلامة

يصبح سلك الفاصمة المنصهرة (الفيوز) حاراً ويشتعل عندما يمر فيه تيار كهربائي.

إذا لاحظت أن سلك الفاصمة الحديدي في دارتك أخذ يتوهج فذلك يعني أن درجة حرارته أصبحت عالية جداً.

إياك أن تلمس السلك المتوهج في أي وقت عند وصله بالبطارية، لأنه سيسبب لك الحروق. عليك أن تنتظر عدة دقائق إلى أن يبرد السلك قبل أن تمسكه بيدك، كما يجب عليك أن تجري هذا النشاط على سطح غير قابل للإشتعال.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]