الربط مع الكيمياء - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 البطاريات

المفاهيم الأساسية

البطارية القلوية: نوع من البطاريات يستخدم مواد كيميائية متعددة، حيث يكون الخارصين (الزنك) مصدراً للإلكترونات عند الطرف السالب، ويتحد ثاني أكسيد المنجنيز مع الإلكترونات عند الطرف الموجب. تحتوي على عجينة لينة من هيدروكسيد البوتاسيوم تساعد على نقل الإلكترونات.

عمر البطارية: الفترة التي تستطيع فيها البطارية تزويد الطاقة، وتنتهي عندما تستهلك المواد الكيميائية المتفاعلة داخلها ويتوقف التفاعل.

خريطة المفاهيم

```markmap

القوى الكهربائية

المحاليل الكهربائية

ذوبان الملح (NaCl)

• يتباعد إلى أيونات Na⁺ و Cl⁻
• تصبح الأيونات حرة الحركة في الماء

العوازل والموصلات

العازل (Insulator)

• الإلكترونات لا تتحرك بسهولة
• أمثلة: البلاستيك، الخشب

الموصل (Conductor)

• الإلكترونات تتحرك بسهولة
• أمثلة: الذهب، النحاس

أشباه الموصلات (Semiconductors)

• تتصرف كعازل أو موصل حسب الظروف
• أمثلة: الجرمانيوم، السيليكون

القوى الكهربائية

طبيعة القوة

• تجاذب بين الشحنات المختلفة
• تنافر بين الشحنات المتشابهة

العوامل المؤثرة

• مقدار الشحنة (تزداد القوة بزيادتها)
• المسافة بين الشحنات (تزداد القوة بنقصانها)

المجال الكهربائي

تعريفه

• الحيز المحيط بالشحنة الذي تظهر فيه آثارها

قوته

• تزداد كلما اقتربنا من الشحنة

الشحن بالحث

المثال

• المشي على سجادة ثم لمس مقبض باب

النتيجة

• تفريغ كهربائي (لسعة كهربائية)

الشحنة الكهربائية

تعريفها

• خاصية فيزيائية للمادة (فائض أو نقص إلكترونات)

أنواعها

• موجبة (نقص إلكترونات)
• سالبة (فائض إلكترونات)

سلوكها

• المتشابهة تتنافر
• المختلفة تتجاذب

طرق انتقالها

• التوصيل
• الاحتكاك
• الحث

التفريغ الكهربائي

تعريفه

• انتقال الشحنات الفائضة من مكان لآخر

أمثلة عليه

• البرق والصاعقة
• الشرارة بين اليد ومقبض الباب

التيار الكهربائي

تعريفه

• تدفق الشحنات الكهربائية

مصادره

• في المواد الصلبة: الإلكترونات
• في المحاليل: الأيونات (موجبة أو سالبة)

وحدته

• الأمبير (A)

تشبيهه

• يشبه تدفق الماء بسبب قوة الجاذبية

نموذج الدائرة الكهربائية البسيطة

تشبيه تدفق الماء

• المضخة: ترفع الماء (تزوده بطاقة وضع)
• الماء الهابط: يدير توربين (تتحول طاقة الوضع إلى حركية)
• الدورة: يعود الماء للمضخة

الدائرة الكهربائية

شرط التدفق

• يجب أن تكون مغلقة (مسار مغلق)

مكوناتها الأساسية

• مصدر للطاقة الكهربائية (مثل البطارية)
• أسلاك توصيل
• مصباح كهربائي

الجهد الكهربائي

• تعريفه: مقياس لمقدار طاقة الوضع الكهربائية التي يكتسبها كل إلكترون
• وحدته: الفولت (V)
• تشبيهه: يعمل عمل مضخة الماء

كيفية سريان التيار

• تتحرك الإلكترونات ببطء شديد داخل السلك
• يتصادم الإلكترون مع شحنات أخرى داخل السلك أكثر من ١٠ تريليون مرة في الثانية
• يحتاج الإلكترون إلى دقائق عديدة لقطع مسافة سلك واحد

البطاريات

البطارية القلوية

#### مكوناتها

• الطرف السالب: الخارصين (الزنك) - مصدر الإلكترونات
• الطرف الموجب: ثاني أكسيد المنجنيز - يتحد مع الإلكترونات
• العجينة اللينة: هيدروكسيد البوتاسيوم - تنقل الإلكترونات

#### طريقة عملها

• تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة وضع كهربائية
• يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة عند الوصل بالدائرة
• تتحرك الإلكترونات داخل البطارية من القطب الموجب إلى القطب السالب
• يتشكل مجال كهربائي يدفع الإلكترونات من السالب عبر الأسلاك إلى الموجب

عمر البطارية

• السبب: استهلاك المواد الكيميائية المتفاعلة
• النتيجة: توقف التفاعل وانتهاء صلاحيتها

```

نقاط مهمة

• تزود البطارية الدائرة الكهربائية بالطاقة عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة وضع كهربائية للإلكترونات.
• عند حركة الإلكترونات في الدائرة نحو الطرف الموجب، تتحول طاقة الوضع الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة (كالطاقة الحركية أو الضوئية).
• تحتوي البطارية على كمية محدودة من المواد الكيميائية، وعند استهلاكها يتوقف التفاعل وتنتهي صلاحيتها.

البطاريات

تزوّد البطارية الدائرة الكهربائية بالطاقة، وعند وصل طرفي البطارية الموجب والسالب بالدائرة تزداد طاقة الوضع الكهربائية للإلكترونات في الدائرة، وعندما تبدأ الإلكترونات في الحركة نحو الطرف الموجب للبطارية تتحول طاقة الوضع الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة، كما تحولت طاقة الوضع الجاذبية إلى طاقة حركية في النموذج المائي.

تُعد البطارية أجهزة كهربية بالكامل، عندما تحول الطاقة الكيميائية بداخلها إلى طاقة وضع كهربائية، وبالنسبة إلى البطاريات القلوية الموضحة في الشكل ٧، تفصل عجينة لينة بين قطبي البطارية، وينقل التفاعل - الذي يحدث داخل هذه العجينة - الإلكترونات من ذرات القطب الموجب ويرسلها إلى الطرف الآخر، في حين يصبح الطرف السالب مشحونة، وهكذا يتشكل مجال كهربائي في الدائرة يدفع الإلكترونات على نقل الشحنة من الطرف السالب عبر الأسلاك الخارجية للدائرة، إلى الطرف الموجب.

البطاريات القلوية

تستخدم مواد كيميائية متعددة في صناعة البطاريات القلوية؛ إذ يتحد ثاني أكسيد المنجنيز مع الإلكترونات عند الطرف الموجب للبطارية، وتحتوي العجينة اللينة على هيدروكسيد البوتاسيوم الذي يساعد على نقل الإلكترونات من الطرف الموجب إلى الطرف السالب.

البحث حول البطارية الجافة ورسم جدولاً يبين المواد الكيميائية التي يحتوي عليها كل نوع من البطاريات، ووظيفة كل مادة.

لا تستمر البطارية في تزويد الطاقة إلى الأبد، ومن المؤكد أنك سمعت يوماً أن سيارة أحدهم لم تُدر في الصباح؛ لأنه نسي مصابيحها مضاءة طوال الليل. فما السبب في انخفاض قدرة البطارية؟ تحتوي البطارية على مواد كيميائية التي تتفاعل معاً، وعندما تُستهلك المواد الكيميائية المتفاعلة تتوقف التفاعل، وعندها ينتهي عمر البطارية أو صلاحيتها.

البطارية يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة، فتتحرك الإلكترونات داخل البطارية من القطب الموجب إلى القطب السالب.

عند وصل البطارية القلوية ضمن دائرة كهربائية يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة، فتتحرك الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب.

صورة توضيحية لبطارية مع تسميات للأجزاء.

صورة لشاب يستمع إلى جهاز راديو قديم.

وزارة التعليم

Ministry of Education

2025 - 1447

١٤٦

البطاريات تزوّد البطارية الدائرة الكهربائية بالطاقة، وعند وصل طرفي البطارية الموجب والسالب بالدائرة تزداد طاقة الوضع الكهربائية للإلكترونات في الدائرة، وعندما تبدأ الإلكترونات في الحركة نحو الطرف الموجب للبطارية تتحول طاقة الوضع الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة، كما تحولت طاقة الوضع الجاذبية إلى طاقة حركية في النموذج المائي. تُعد البطارية أجهزة كهربية بالكامل، عندما تحول الطاقة الكيميائية بداخلها إلى طاقة وضع كهربائية، وبالنسبة إلى البطاريات القلوية الموضحة في الشكل ٧، تفصل عجينة لينة بين قطبي البطارية، وينقل التفاعل - الذي يحدث داخل هذه العجينة - الإلكترونات من ذرات القطب الموجب ويرسلها إلى الطرف الآخر، في حين يصبح الطرف السالب مشحونة، وهكذا يتشكل مجال كهربائي في الدائرة يدفع الإلكترونات على نقل الشحنة من الطرف السالب عبر الأسلاك الخارجية للدائرة، إلى الطرف الموجب. --- SECTION: الربط مع الكيمياء --- البطاريات القلوية تستخدم مواد كيميائية متعددة في صناعة البطاريات القلوية؛ إذ يتحد ثاني أكسيد المنجنيز مع الإلكترونات عند الطرف الموجب للبطارية، وتحتوي العجينة اللينة على هيدروكسيد البوتاسيوم الذي يساعد على نقل الإلكترونات من الطرف الموجب إلى الطرف السالب. --- SECTION: عمر البطارية --- البحث حول البطارية الجافة ورسم جدولاً يبين المواد الكيميائية التي يحتوي عليها كل نوع من البطاريات، ووظيفة كل مادة. لا تستمر البطارية في تزويد الطاقة إلى الأبد، ومن المؤكد أنك سمعت يوماً أن سيارة أحدهم لم تُدر في الصباح؛ لأنه نسي مصابيحها مضاءة طوال الليل. فما السبب في انخفاض قدرة البطارية؟ تحتوي البطارية على مواد كيميائية التي تتفاعل معاً، وعندما تُستهلك المواد الكيميائية المتفاعلة تتوقف التفاعل، وعندها ينتهي عمر البطارية أو صلاحيتها. البطارية يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة، فتتحرك الإلكترونات داخل البطارية من القطب الموجب إلى القطب السالب. --- SECTION: الشكل ٧ --- عند وصل البطارية القلوية ضمن دائرة كهربائية يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة، فتتحرك الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب. صورة توضيحية لبطارية مع تسميات للأجزاء. صورة لشاب يستمع إلى جهاز راديو قديم. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 ١٤٦ --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل ٧: عند وصل البطارية القلوية ضمن دائرة كهربائية يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة، فتتحرك الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب. Description: A diagram showing the internal structure of a battery. It includes labels for the positive terminal (القطب الموجب), negative terminal (القطب السالب), and the electrolyte paste (معجون رطب). The diagram illustrates the flow of electrons from the positive to the negative pole. Context: Illustrates the internal components of a battery and the direction of electron flow during a chemical reaction when connected to a circuit.