نشاط عملي يوّضح طريقة صنع “مكشاف كهربائي” للكشف عن الشحنات الكهرباء الساكنة

2011 الكهرباء والمغناطيسية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مكشاف كهربائي الشحنات الكهرباء الساكنة الكهرباء الساكنة الفيزياء

الأهداف

1- صنع مكشاف كهربائي لإظهار تجمع شحنة كهربائية (كهرباء ساكنة).

2- استخدام مكشافك الكهربائي لتخزين الكهرباء الساكنة.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– إناء زجاجي

– كرتون

– قلم رصاص

– قطعة سلك سميك بطول

– 5 – 6 بوصات( 13 – 15 سم )

– رقاقة ألمنيوم

– شريط لاصق

– مشط بلاستيكي

 

خطوات العمل:

1- ضع الإناء الزجاجي بشكل مقلوب على لوح الكرتون وارسم دائرة حول حافة الإناء بقلم الرصــاص. قص الدائرة التي قمت برسمها على الكرتون .

2- اثنِ السلك على شكل طوق وأدخل طرفيه في الدائرة الكرتونية. تأكد من أن طرفي السلك بارزان بحوالي 1 بوصة ( 2.5 سم ) من الدائرة.

3– قم بتجعيد قطعة من رقائق الألمنيوم بحيث تشكّل منها كرة والصقها على أعلى السلك .

4- قص شريحة من رقاقة الألمنيوم طولها حوالي 4 بوصات (10سم) وعرضها نصف بوصــة (1سم). اطوها نصفين ثم علقها على طول السلك. قم الآن بتثبيت الغطاء الكرتوني على الإناء. بحيث تتدلى الشريحة إلى منتصف الإناء من دون أن تلامس الزجاج أو أن تتلامسا معــاً .

5- افرك المشط البلاستيكي خمس إلى عشر مرات بكنزة صوفية أو مرره عدة مرات على شعرك، ضع المشط المشحون ببطء فوق كرة رقاقة الألمنيوم الواقعة فوق المشكاف الذي قمت بصنعه. ستلاحظ أن طرفي شريحة رقاقة الألمنيوم داخل الإناء أخذا في الارتفاع، وكلما كان المشط أكثر قرباً من رقاقة الألمنيوم زاد ارتفاعهما.

6- المس الكرة لفترة قصيرة بيدك الثانية وأنت تضع المشط قرب كرة الألمنيوم ثم أبعدها. ستلاحظ أن طرفي الشريحة سيعودان إلى وضعهما السابق. ابعد المشط ببطء عن المكشاف، ستلاحظ أن الشريحتين بدأتا بالارتفاع من جديد من دون الرجوع إلى مكانهما.

 

ارسم تدريجات على طبق من الكرتون الأبيض بحيث يبلغ الفاصل بين التدريجات ربع بوصة (0.5 سم).انزع الغطاء الكرتوني من أعلى المكشاف وضع مقياسك المُدرّج الذي رسمته على الكرتون داخل الإناء الزجاجي خلف شريحتي الألمنيوم.

ضع المقياس بطريقة تمكّنك من قراءة الأرقام بوضوح على التدريجات خلف الشريحتين .حاول الآن أن تشحن أجساماً مختلفة عن طريق دلكها بقطعة قماش ثم استخدم التدريجات لتحديد مدى ارتفاع الشريحتين.

حاول أن تقوم بدلك كل جسم خمس مرات في البداية ثم عشر مرات ولاحظ المسافة التي ترتفع إليها الشريحتان .

 

تحليل النشاط:

عندما قمت بدلك المشط البلاستيكي، أصبح المشط مشحوناً بشحنات موجبة (أي أنه فقد إلكترونات).

وعندما وضعته فوق كرة الألمنيوم، " جذب " المشط ذو الشحنات الموجبة الإلكترونات من الكرة نحوه، ولأن الرقاقة المعدنية كانت ملامسة للسلك المعدني وأيضاً للشريحتين.

انسحبت الإلكترونات نحو الأعلى من خلال شريحتي رقائق الألمنيوم والسلك باتجاه كرة الألمنيوم، حيث زودتها بشحنة سالبة.

 

ولكن عندما تركت الإلكترونات طرفي الشريحتين، أصبحتا مشحونتين بشحنة موجبة. وبما أنهما كانتا تملكان الشحنة نفسها فقد تنافرتا .

عندما لمست كرة الألمنيوم، مرّت شحناتها السالبة من خلال جسمك إلى الأرض ، ويسمى ذلك " التأريض " أو تفريغ الشحنة بالأرض.

 

إن الكرة الأرضية جسم كبير لا يمكن أن يُشحن، حيث تقوم على الفور بامتصاص الشحنة الكهربائية التي تلامسها. وعندما قمت بتأريض الكرة عند ملامستك إياها، سقطت شريحة الألمنيوم لأن الإلكترونات اندفعت نحو الكرة من الأرض فألغت الشحنات الموجبة على شريحة الألمنيوم.

وعندما أبعدت المشط ، ظلت بعض الإلكترونات الزائدة من المشط موجودة ، ما جعل شريحتي الألمنيوم تبتعدان عن بعضهما.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]