صفحة 174 - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 | المادة: العلوم | المرحلة: الصف 9 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 | المادة: العلوم | المرحلة: الصف 9 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 صنع واستخدام المغناطيس الكهربائي

المفاهيم الأساسية

المغناطيس الكهربائي: مغناطيس يمكن التحكم في مجاله المغناطيسي بتشغيله أو إيقافه، من خلال التحكم في مرور التيار الكهربائي. كما يمكن التحكم في قوته واتجاه مجاله من خلال مقدار التيار واتجاهه.

خريطة المفاهيم

```markmap

الخصائص العامة للمغناطيس

الاستخدامات التاريخية

البوصلة

  • اكتشفت بتعليق قطعة ممغنطة
  • تشير إلى الشمال
  • مهمة للملاحة والاستكشاف

الخصائص العامة

الأقطاب

  • قطب شمالي
  • قطب جنوبي

التفاعل بين الأقطاب

  • الأقطاب المتشابهة تتنافر
  • الأقطاب المختلفة تتجاذب

المجال المغناطيسي

تعريفه

  • منطقة تحيط بالمغناطيس
  • تؤثر فيها القوة المغناطيسية دون تلامس
  • تضعف كلما ابتعدت المغانط

خطوط المجال المغناطيسي

  • تظهر باستخدام برادة الحديد
  • تبدأ من القطب الشمالي وتنتهي في الجنوبي
  • تكون متقاربة حيث يكون المجال قوياً (بالقرب من الأقطاب)
  • تكون متباعدة حيث يكون المجال ضعيفاً
  • تنحني في حالة التجاذب والتنافر

كيف ينشأ؟

  • يتولد عندما تتحرك الشحنات الكهربائية (مثل حركة الإلكترونات).
  • داخل كل ذرة، يتحرك الإلكترون في مسار دائري حول النواة ويدور حول نفسه (حركة مغزلية).
  • ينتج عن كل نوع من حركة الإلكترون مجال مغناطيسي صغير.
  • في المواد المغناطيسية (كالحديد)، تترتب الذرات في مجموعات تسمى "المناطق المغناطيسية"، حيث تشير مجالاتها إلى اتجاه واحد.
  • في المواد غير الممغنطة، تكون المناطق المغناطيسية مرتبة في اتجاهات مختلفة، فتتلاشى مجالاتها ولا تظهر المادة كمغناطيس.

المغنطة

  • عند تقريب مغناطيس قوي من قطعة حديد، يعمل مجاله على ترتيب المناطق المغناطيسية داخلها.
  • تبدأ المناطق المغناطيسية في الاتجاه نفسه لخطوط المجال المغناطيسي للمغناطيس القوي.
  • تؤدي هذه العملية إلى مغنطة قطعة الحديد (تصبح مغناطيساً مؤقتاً).
  • مثال: قضيب مغناطيسي يُمغنط مشابك الورق، فتصبح أطرافها العلوية أقطاباً شمالية، والسفلية أقطاباً جنوبية.

المجال المغناطيسي للأرض

  • الأرض لها مجال مغناطيسي خاص بها.
  • يحيط بالأرض غلاف مغناطيسي (Magnetosphere).
  • وظيفة الغلاف المغناطيسي: حماية الأرض من كثير من الجسيمات المتأينة القادمة من الشمس.
#### أصل المجال المغناطيسي للأرض

  • مركز المجال المغناطيسي يقع عميقاً في لب الأرض الخارجي.
  • النظرية: حركة الحديد المصهور في اللب الخارجي للأرض هي المسؤولة عن توليد المجال.
  • شكل المجال المغناطيسي للأرض مشابه لشكل المجال حول قضيب مغناطيسي.
  • يميل المجال المغناطيسي للأرض بزاوية ١١ درجة عن محورها الجغرافي.
#### الانحراف المغناطيسي

  • إبرة البوصلة تشير نحو القطب الشمالي المغناطيسي للأرض (الذي يعتبر جنوباً مغناطيسياً).
  • الانحراف المغناطيسي هو الزاوية بين اتجاه الشمال الجغرافي واتجاه الشمال المغناطيسي (الذي تشير إليه البوصلة).
  • يختلف مقدار الانحراف المغناطيسي باختلاف الموقع الجغرافي على سطح الأرض.
#### البوصلة

  • إبرة البوصلة قضيب مغناطيسي صغير.
  • عند وضعها في مجال مغناطيسي تدور ثم تثبت في اتجاه يوازي خطوط المجال.
  • يتأثر اتجاهها بمكان وجودها حول المغناطيس (كما في الشكل ٨).
  • يعمل المجال المغناطيسي للأرض على تدويرها حتى تستقر.
  • القطب الشمالي لإبرة البوصلة يتجه نحو القطب المغناطيسي الأرضي الموجود في شمال الكرة الأرضية.
  • يبين هذا أن قطب الأرض المغناطيسي الموجود في أقصى الشمال هو قطب مغناطيسي جنوبي.
#### المغناطيس الطبيعي

  • يوجد في بعض المخلوقات (مثل النحل والحمام).
  • قطع صغيرة من معادن مغناطيسية داخل أجسامها.
  • تستخدمه هذه المخلوقات كأداة ملاحية طبيعية.
  • تستفيد من المجال المغناطيسي الأرضي لتحديد طريقها.
  • تستخدم أيضاً نقاطاً استرشادية أخرى كالشمس والنجوم.
#### المجال المغناطيسي الأرضي المتغير

  • أقطاب المجال المغناطيسي الأرضي ليست ثابتة.
  • القطب الشمالي المغناطيسي يتحرك ويتغير موقعه عبر الزمن (كما في الشكل ٧).
  • قد ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض تماماً.
  • حدث انعكاس للمجال أكثر من ٧٠ مرة خلال ٢٠ مليون سنة.
  • تسجل الصخور القديمة هذا التغير في "البناء المغناطيسي" لها عند تصلبها.

الكهرومغناطيسية

التيار الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً

  • ينتج المجال المغناطيسي عن حركة الشحنات الكهربائية.
  • حركة الإلكترونات حول النوى تولد مجالاً مغناطيسياً.
  • مرور تيار كهربائي في سلك (حركة شحنات) ينشئ مجالاً مغناطيسياً حول السلك.

المغناطيس الكهربائي

  • لف سلك يمر به تيار على شكل ملف لولبي (حلزوني) يقوي المجال المغناطيسي داخله.
  • إدخال قلب حديدي داخل الملف يُمغنط الحديد، مما يزيد من قوة المجال المغناطيسي.
  • السلك الملفوف حول قلب حديدي ويسري فيه تيار يسمى المغناطيس الكهربائي.
#### صنع مغناطيس كهربائي (تجربة)

##### الخطوات

  • لف سلك نحاسي معزول حول مسمار فولاذي.
  • توصيل طرفي السلك بقطبي بطارية.
  • تقريب المسمار من مشابك ورقية وملاحظة عدد المشابك التي يحملها.
  • زيادة عدد لفات السلك وملاحظة التغير في عدد المشابك المحمولة.
##### التحليل

  • زيادة عدد اللفات تزيد من قوة المغناطيس الكهربائي.
  • يمكن رسم علاقة بيانية بين عدد اللفات وعدد المشابك المحمولة.
#### استخدام المغناطيس الكهربائي

##### الجرس الكهربائي

  • عند ضغط زر الجرس تغلق الدائرة الكهربائية.
  • يعمل المغناطيس الكهربائي ويجذب رافعة حديدية (مطرقة) تضرب الناقوس.
  • عند ضرب الناقوس تفتح الدائرة ويتوقف المغناطيس عن العمل.
  • يعيد النابض الرافعة إلى نقطة التوصيل، فتغلق الدائرة ويعود المغناطيس للعمل.
  • تتكرر الخطوات ما دام الزر مضغوطاً.
##### تطبيقات أخرى

  • الجلفانومتر (يستخدم في مؤشر وقود السيارة).
  • الأميتر (قياس التيار الكهربائي).
  • الفولتميتر (قياس فرق الجهد الكهربائي).

المفردات الجديدة

  • المجال المغناطيسي
  • المنطقة المغناطيسية
  • الغلاف المغناطيسي للكرة الأرضية
  • المغنطة
  • الانحراف المغناطيسي
  • المغناطيس الطبيعي
  • المغناطيس الكهربائي
  • المحرك الكهربائي
  • الشق القطبي
  • المولد الكهربائي
  • التيار المتردد
  • التيار المستمر
  • المحول الكهربائي
```

نقاط مهمة

  • التحكم: يمكن التحكم في عمل وقوة واتجاه مجال المغناطيس الكهربائي بسهولة.
  • التجربة: تزداد قوة المغناطيس الكهربائي بزيادة عدد لفات السلك حول القلب الحديدي.
  • الجرس الكهربائي: تطبيق عملي للمغناطيس الكهربائي يعتمد على فتح وغلق الدائرة الكهربائية بشكل متكرر لإحداث صوت مستمر.
  • تحذير: يسخن السلك بمرور الوقت عند مرور تيار كهربائي فيه.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

الشكل 10 يحتوي جرس الباب على مغناطيس كهربائي، وعندما تقفل الدائرة يعمل المغناطيس الكهربائي، وتضرب المطرقة الناقوس.

نوع: محتوى تعليمي

تجربة

نوع: محتوى تعليمي

صنع مغناطيس كهربائي

نوع: محتوى تعليمي

الخطوات

1

نوع: QUESTION_ACTIVITY

1. لف سلكًا نحاسيًّا معزولاً 10 لفات حول مسمار فولاذي، ثم صل أحد طرفيه بعد إزالة العازل بأحد قطبي بطارية من النوع D، واترك الطرف الآخر غير موصول إلى حين استخدام المغناطيس الكهربائي، كما هو موضح في الشكل 9 ج.

نوع: محتوى تعليمي

تحذير: يسخن السلك بمرور الوقت عند مرور تيار كهربائي في السلك.

2

نوع: QUESTION_ACTIVITY

2. صل الطرف الثاني للسلك بقطب البطارية الآخر، وقرب المسمار من مشابك ورقية، ولاحظ كم مشبكًا يمكن أن يحملها المسمار (المغناطيسي)؟

3

نوع: QUESTION_ACTIVITY

3. افصل السلك، وأعد لفه 20 لفة، ثم لاحظ كم مشبكًا يحمل هذه المرة؟ ثم افصل البطارية.

نوع: محتوى تعليمي

التحليل

1

نوع: QUESTION_ACTIVITY

1. كم مشبكًا أمكن حمله في كل مرة؟ وهل زيادة عدد اللفات تزيد من قوة المغناطيس أم تضعفه؟

2

نوع: QUESTION_ACTIVITY

2. ارسم علاقة بيانية بين عدد اللفات وعدد المشابك، ثم توقع عدد المشابك التي يحملها ملف من 5 لفات، وتحقق من ذلك عمليًّا.

نوع: محتوى تعليمي

يجذب المغناطيس الكهربائي المطرقة فتضرب الناقوس.

نوع: محتوى تعليمي

عندما تضرب المطرقة الناقوس تفتح الدائرة ويتوقف المغناطيس عن العمل.

نوع: محتوى تعليمي

يسحب النابض المطرقة بعيدًا عن المغناطيس فتغلق الدائرة ويبدأ عمل المغناطيس.

نوع: محتوى تعليمي

عند ضغط المفتاح تغلق الدائرة الكهربائية.

نوع: محتوى تعليمي

يبدأ عمل المغناطيس الكهربائي عند إغلاق الدائرة.

نوع: محتوى تعليمي

استخدام المغناطيس الكهربائية يمكن التحكم في المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي بتشغيلها أو إيقاف عملها، من خلال التحكم في مرور التيار الكهربائي. كما يمكن التحكم في قوة المغناطيس الكهربائي، واتجاه مجاله المغناطيسي، من خلال مقدار التيار الكهربائي واتجاهه. وهذا التحكم يجعل المغناطيس الكهربائي عمليًّا؛ حيث يُستخدم في تطبيقات كثيرة، منها الجرس الكهربائي الذي يظهر في الشكل 10. عندما يُضغط زر الجرس على مدخل البيت تغلق الدائرة الكهربائية التي تتضمن مغناطيسًا كهربائيًّا، فيعمل المغناطيس ويجذب إليه رافعة حديدية مثبتًا في نهايتها مطرقة صغيرة، تقوم بضرب الناقوس. وبهذا الوضع تكون الرافعة قد ابتعدت عن نقطة توصيل معينة، فتفتح الدائرة الكهربائية، ويفقد المغناطيس الكهربائي مجاله، ويتوقف عن العمل، وفي هذه المرحلة يأتي دور النابض الذي يُعيد الرافعة إلى نقطة التوصيل، فيعود المغناطيس إلى العمل من جديد. وتتكرر هذه الخطوات ويستمر ضرب المطرقة للناقوس ما بقي الزر مضغوطًا. ومن التطبيقات الأخرى التي تستخدم المغناطيس الكهربائي الجلفانومتر الذي يُستخدم ضمن أجهزة كثيرة، منها مؤشر الوقود في السيارة، وجهاز الأميتر الذي يُستخدم لقياس التيار الكهربائي، وجهاز الفولتميتر الذي يُستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي، كما هو موضح في الشكل 11.

نوع: METADATA

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

نوع: METADATA

174

🔍 عناصر مرئية

جرس الباب

A detailed diagram illustrating the components and operational cycle of an electric bell. The diagram shows a battery, a switch, an electromagnet (coil of wire around an iron core), an armature (movable iron bar) with a hammer, a bell, and a contact screw. Arrows indicate the flow of current and the mechanical movement of the hammer and armature. The process starts with closing the circuit, activating the electromagnet, attracting the armature, striking the bell, breaking the circuit, deactivating the electromagnet, and finally the spring pulling the armature back to close the circuit again, creating a continuous ringing.

📄 النص الكامل للصفحة

الشكل 10 يحتوي جرس الباب على مغناطيس كهربائي، وعندما تقفل الدائرة يعمل المغناطيس الكهربائي، وتضرب المطرقة الناقوس. وضح كيف يتم إيقاف المغناطيس الكهربائي عن العمل كل مرة؟ تجربة صنع مغناطيس كهربائي الخطوات --- SECTION: 1 --- 1. لف سلكًا نحاسيًّا معزولاً 10 لفات حول مسمار فولاذي، ثم صل أحد طرفيه بعد إزالة العازل بأحد قطبي بطارية من النوع D، واترك الطرف الآخر غير موصول إلى حين استخدام المغناطيس الكهربائي، كما هو موضح في الشكل 9 ج. تحذير: يسخن السلك بمرور الوقت عند مرور تيار كهربائي في السلك. --- SECTION: 2 --- 2. صل الطرف الثاني للسلك بقطب البطارية الآخر، وقرب المسمار من مشابك ورقية، ولاحظ كم مشبكًا يمكن أن يحملها المسمار (المغناطيسي)؟ --- SECTION: 3 --- 3. افصل السلك، وأعد لفه 20 لفة، ثم لاحظ كم مشبكًا يحمل هذه المرة؟ ثم افصل البطارية. التحليل --- SECTION: 1 --- 1. كم مشبكًا أمكن حمله في كل مرة؟ وهل زيادة عدد اللفات تزيد من قوة المغناطيس أم تضعفه؟ --- SECTION: 2 --- 2. ارسم علاقة بيانية بين عدد اللفات وعدد المشابك، ثم توقع عدد المشابك التي يحملها ملف من 5 لفات، وتحقق من ذلك عمليًّا. يجذب المغناطيس الكهربائي المطرقة فتضرب الناقوس. عندما تضرب المطرقة الناقوس تفتح الدائرة ويتوقف المغناطيس عن العمل. يسحب النابض المطرقة بعيدًا عن المغناطيس فتغلق الدائرة ويبدأ عمل المغناطيس. عند ضغط المفتاح تغلق الدائرة الكهربائية. يبدأ عمل المغناطيس الكهربائي عند إغلاق الدائرة. استخدام المغناطيس الكهربائية يمكن التحكم في المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي بتشغيلها أو إيقاف عملها، من خلال التحكم في مرور التيار الكهربائي. كما يمكن التحكم في قوة المغناطيس الكهربائي، واتجاه مجاله المغناطيسي، من خلال مقدار التيار الكهربائي واتجاهه. وهذا التحكم يجعل المغناطيس الكهربائي عمليًّا؛ حيث يُستخدم في تطبيقات كثيرة، منها الجرس الكهربائي الذي يظهر في الشكل 10. عندما يُضغط زر الجرس على مدخل البيت تغلق الدائرة الكهربائية التي تتضمن مغناطيسًا كهربائيًّا، فيعمل المغناطيس ويجذب إليه رافعة حديدية مثبتًا في نهايتها مطرقة صغيرة، تقوم بضرب الناقوس. وبهذا الوضع تكون الرافعة قد ابتعدت عن نقطة توصيل معينة، فتفتح الدائرة الكهربائية، ويفقد المغناطيس الكهربائي مجاله، ويتوقف عن العمل، وفي هذه المرحلة يأتي دور النابض الذي يُعيد الرافعة إلى نقطة التوصيل، فيعود المغناطيس إلى العمل من جديد. وتتكرر هذه الخطوات ويستمر ضرب المطرقة للناقوس ما بقي الزر مضغوطًا. ومن التطبيقات الأخرى التي تستخدم المغناطيس الكهربائي الجلفانومتر الذي يُستخدم ضمن أجهزة كثيرة، منها مؤشر الوقود في السيارة، وجهاز الأميتر الذي يُستخدم لقياس التيار الكهربائي، وجهاز الفولتميتر الذي يُستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي، كما هو موضح في الشكل 11. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 174 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: جرس الباب Description: A detailed diagram illustrating the components and operational cycle of an electric bell. The diagram shows a battery, a switch, an electromagnet (coil of wire around an iron core), an armature (movable iron bar) with a hammer, a bell, and a contact screw. Arrows indicate the flow of current and the mechanical movement of the hammer and armature. The process starts with closing the circuit, activating the electromagnet, attracting the armature, striking the bell, breaking the circuit, deactivating the electromagnet, and finally the spring pulling the armature back to close the circuit again, creating a continuous ringing. Context: This diagram demonstrates the practical application of an electromagnet in an electric bell, illustrating how electrical energy is converted into mechanical motion and sound through a controlled circuit. It explains the principle of intermittent contact to achieve continuous ringing.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 6

سؤال الخطوات 1: صف سلكًا نحاسيًا معزولًا ١٠ لفات حول مسمار فولاذي، ثم صل أحد طرفيه بعد إزالة العازل بأحد قطبي بطارية من النوع (D)، واترك الطرف الآخر غير موصول إلى حين استخدام المغناطيس الكهربائي، كما هو موضح في الشكل ٩.

الإجابة: صف سلكًا نحاسيًا معزولًا ١٠ لفات حول مسمار فولاذي، ثم صل أحد طرفيه بعد إزالة العازل بأحد قطبي بطارية من النوع (D)، واترك الطرف الآخر غير موصول إلى حين استخدام المغناطيس الكهربائي، كما هو موضح في الشكل ٩.

خطوات الحل:

  1. | الخطوة | الإجراء | الغرض | ملاحظات أمان | |---|---|---|---| | 1 | **لف السلك النحاسي** 10 لفات بشكل منتظم حول المسمار الفولاذي | تحويل المسمار إلى **قلب مغناطيسي** عند تشغيل التيار | التأكد من أن العازل يغطي السلك بالكامل لمنع حدوث قصر دائرة | | 2 | **إزالة العازل** عن طرفي السلك | السماح بمرور التيار الكهربائي عند توصيل البطارية | استخدام أداة مناسبة (كاشطة أسلاك) لتجنب قطع السلك | | 3 | **توصيل أحد الطرفين** فقط بقطب البطارية (D) | إعداد الدائرة لتكون جاهزة للإغلاق (تشغيل) في الخطوة القادمة | > **ملاحظة:** ترك الطرف الآخر غير موصل يضمن عدم اكتمال الدائرة وبالتالي لا يسخن السلك ولا يستهلك البطارية حتى لحظة التجربة |

سؤال الخطوات 2: تدبير: يسخن السلك بمرور الوقت عند مرور تيار كهربائي في السلك.

الإجابة: تدبير: يسخن السلك بمرور الوقت عند مرور تيار كهربائي في السلك.

خطوات الحل:

  1. **ملاحظة هامة:** هذه ليست خطوة تجريبية، بل هي **تنبيه علمي وأمني** يسبق الخطوة العملية التالية.
  2. **السبب الفيزيائي:**
  3. 1. عند مرور **تيار كهربائي** في موصل (السلك النحاسي)، تتحول جزء من طاقته إلى **طاقة حرارية** بسبب **مقاومة السلك** للتيار.
  4. 2. تُعطى الطاقة الحرارية المتولدة (القدرة) بالقانون: $P = I^2 R$، حيث: - $P$: القدرة (الطاقة لكل ثانية) بالواط. - $I$: شدة التيار بالأمبير. - $R$: مقاومة السلك بالأوم.
  5. **الاحتياطات العملية المطلوبة:**
  6. - إجراء التجربة بسرعة بعد إغلاق الدائرة (توصيل الطرف الثاني).
  7. - عدم إبقاء الدائرة مغلقة لفترة طويلة.
  8. - لمس السلك بحذر بعد فصل التيار للتأكد من أنه بارد.
  9. > **نتيجة:** هذا التسخين هو أحد الأدلة على تحويل **الطاقة الكهربائية** إلى **طاقة حرارية**.

سؤال الخطوات 3: صل الطرف الثاني للسلك بالقطب البطارية الآخر، وقرب المسمار من مشابك ورقية، ولاحظ كم مشبكًا يمكن أن يحملها المسمار (المغناطيسي)؟

الإجابة: صل الطرف الثاني للسلك بالقطب البطارية الآخر، وقرب المسمار من مشابك ورقية، ولاحظ كم مشبكًا يمكن أن يحملها المسمار (المغناطيسي)؟

خطوات الحل:

  1. | الخطوة | الإجراء | المبدأ العلمي | ما يجب ملاحظته وتسجيله | |---|---|---|---| | 1 | **إكمال الدائرة** بتوصيل الطرف الحر للسلك بالقطب الآخر للبطارية | اكتمال المسار لمرور **التيار الكهربائي** من المصدر (البطارية) عبر السلك وعودته للمصدر. | سماع أو رؤية أي شرر بسيط عند التوصيل (دليل على بدء مرور التيار). | | 2 | **تقريب طرف المسمار** من كومة من المشابك الورقية | تولد **مجال مغناطيسي** حول السلك الملفوف (المغناطيس الكهربائي) بسبب مرور التيار، فيمغنط المسمار الفولاذي (القلب). | 1. انجذاب المشابك للمسمار. 2. **تسجيل الرقم:** عدد المشابك التي التصقت بالمسمار ورفعها عن الطاولة (مثلاً: 4 مشابك). هذا الرقم يمثل **قوة المغناطيس الكهربائي**. | | 3 | **فصل الدائرة** بسرعة بعد التسجيل | قطع التيار الكهربائي يفقد المغناطيس الكهربائي معظم قوته (يتبقى مغناطيسية حثية ضعيفة). | سقوط المشابك من على المسمار بعد فصل التيار مباشرة. |

سؤال الخطوات 4: افصل السلك، وأعد لفه ٢٠ لفة، ثم لاحظ كم مشبكًا يحملها المسمار؟ ثم افصل البطارية.

الإجابة: افصل السلك، وأعد لفه ٢٠ لفة، ثم لاحظ كم مشبكًا يحملها المسمار؟ ثم افصل البطارية.

خطوات الحل:

  1. | الخطوة | الإجراء | المتغير الذي تم تغييره | الهدف من التغيير | |---|---|---|---| | 1 | **فصل الدائرة** الكهربائية تمامًا | إيقاف **التيار الكهربائي** وإزالة المغناطيسية عن المسمار. | إعداد التجربة لتعديل عامل واحد فقط (عدد اللفات). | | 2 | **إعادة لف السلك** ليكون عدد لفاته **20 لفة** (ضعف العدد السابق) حول نفس المسمار. | زيادة **عدد اللفات (N)** للملف. | دراسة تأثير عدد لفات الملف على قوة المغناطيس الكهربائي الناتج. | | 3 | **إعادة إغلاق الدائرة** (توصيل البطارية) وتقريب المسمار من المشابك. | إعادة توليد **مجال مغناطيسي** ولكن بمعامل جديد (عدد لفات أكبر). | **ملاحظة وتسجيل:** عدد المشابك التي يحملها المسمار الآن (مثلاً: 8 مشابك). | | 4 | **فصل البطارية** فورًا بعد التسجيل. | منع تسخين السلك والحفاظ على شحن البطارية. | التأكد من سقوط المشابك. |
  2. **مقارنة سريعة:**
  3. | عدد اللفات (N) | عدد المشابك المحمولة (مثال) | |---|---| | 10 | 4 | | 20 | 8 | > **الملاحظة الأولية:** يتضاعف عدد المشابك (قوة الرفع) تقريبًا مع تضاعف عدد اللفات.

سؤال التحليل 1: كم مشبكًا أمكن حمله في كل مرة؟ وهل زيادة عدد اللفات تزيد من قوة المغناطيس أم تضعفه؟

الإجابة: عدد ١٠ لفات حمل (مثلاً) 4 مشابك، وعدد 20 لفة حمل (مثلاً) 8 مشابك. زيادة عدد اللفات تزيد من قوة المغناطيس الكهربائي (يزداد عدد المشابك التي يمكن حملها).

خطوات الحل:

  1. | الخطوة | الإجراء | الغرض | ملاحظات أمان | |---|---|---|---| | 1 | **لف السلك النحاسي** 10 لفات بشكل منتظم حول المسمار الفولاذي | تحويل المسمار إلى **قلب مغناطيسي** عند تشغيل التيار | التأكد من أن العازل يغطي السلك بالكامل لمنع حدوث قصر دائرة | | 2 | **إزالة العازل** عن طرفي السلك | السماح بمرور التيار الكهربائي عند توصيل البطارية | استخدام أداة مناسبة (كاشطة أسلاك) لتجنب قطع السلك | | 3 | **توصيل أحد الطرفين** فقط بقطب البطارية (D) | إعداد الدائرة لتكون جاهزة للإغلاق (تشغيل) في الخطوة القادمة | > **ملاحظة:** ترك الطرف الآخر غير موصل يضمن عدم اكتمال الدائرة وبالتالي لا يسخن السلك ولا يستهلك البطارية حتى لحظة التجربة |

سؤال التحليل 2: ارسم علاقة بيانية تبين عدد اللفات وعدد المشابك، ثم توقع عدد المشابك التي يحملها ملف من ٥ لفات، وتحقق من ذلك عمليًا.

الإجابة: ارسم علاقة بيانية تبين عدد اللفات وعدد المشابك، ثم توقع عدد المشابك التي يحملها ملف من ٥ لفات، وتحقق من ذلك عمليًا.

خطوات الحل:

  1. **ملاحظة هامة:** هذه ليست خطوة تجريبية، بل هي **تنبيه علمي وأمني** يسبق الخطوة العملية التالية.
  2. **السبب الفيزيائي:**
  3. 1. عند مرور **تيار كهربائي** في موصل (السلك النحاسي)، تتحول جزء من طاقته إلى **طاقة حرارية** بسبب **مقاومة السلك** للتيار.
  4. 2. تُعطى الطاقة الحرارية المتولدة (القدرة) بالقانون: $P = I^2 R$، حيث: - $P$: القدرة (الطاقة لكل ثانية) بالواط. - $I$: شدة التيار بالأمبير. - $R$: مقاومة السلك بالأوم.
  5. **الاحتياطات العملية المطلوبة:**
  6. - إجراء التجربة بسرعة بعد إغلاق الدائرة (توصيل الطرف الثاني).
  7. - عدم إبقاء الدائرة مغلقة لفترة طويلة.
  8. - لمس السلك بحذر بعد فصل التيار للتأكد من أنه بارد.
  9. > **نتيجة:** هذا التسخين هو أحد الأدلة على تحويل **الطاقة الكهربائية** إلى **طاقة حرارية**.

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 5 بطاقة لهذه الصفحة

ما السبب الرئيسي لتسخين السلك بمرور الوقت عند مرور تيار كهربائي فيه؟

  • أ) بسبب زيادة سرعة الإلكترونات داخل السلك بشكل كبير.
  • ب) لتحول جزء من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية بسبب مقاومة السلك للتيار.
  • ج) نتيجة لزيادة فرق الجهد عبر السلك بشكل مستمر.
  • د) لأن التيار الكهربائي يسبب تفاعلات كيميائية داخل مادة السلك.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحول جزء من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية بسبب مقاومة السلك للتيار.

الشرح: 1. عند مرور تيار كهربائي في موصل (السلك)، فإن السلك يقاوم مرور هذا التيار. 2. هذه المقاومة تحول جزءًا من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية. 3. تُعطى هذه الطاقة الحرارية (القدرة) بالقانون: P = I²R، حيث P هي القدرة الحرارية، I شدة التيار، و R مقاومة السلك. 4. لذا، السبب هو تحول جزء من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية بسبب مقاومة السلك للتيار.

تلميح: تذكر العلاقة بين التيار والمقاومة والطاقة الناتجة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هي الطرق التي يمكن من خلالها التحكم في المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي؟

  • أ) التحكم في نوع المادة المصنوع منها قلب المغناطيس فقط.
  • ب) التحكم في مرور التيار الكهربائي، ومقدار التيار، واتجاهه.
  • ج) تغيير طول السلك وقطره فقط، دون التحكم في التيار.
  • د) تغيير عدد لفات السلك فقط، بغض النظر عن التيار الكهربائي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التحكم في مرور التيار الكهربائي، ومقدار التيار، واتجاهه.

الشرح: 1. المغناطيس الكهربائي يعتمد على مرور التيار الكهربائي لتوليد مجاله المغناطيسي. 2. بتشغيل أو إيقاف مرور التيار، يمكن التحكم في عمل المغناطيس. 3. زيادة أو تقليل مقدار التيار الكهربائي يؤثر على قوة المجال المغناطيسي. 4. تغيير اتجاه مرور التيار الكهربائي يعكس اتجاه المجال المغناطيسي.

تلميح: فكر في العوامل التي تُنشئ المجال المغناطيسي وتؤثر فيه.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

عند زيادة عدد لفات السلك حول المسمار في المغناطيس الكهربائي، ماذا يحدث لقوة المغناطيس؟

  • أ) تقل قوة المغناطيس الكهربائي بشكل ملحوظ.
  • ب) تظل قوة المغناطيس الكهربائي ثابتة لا تتغير.
  • ج) تزداد قوة المغناطيس الكهربائي.
  • د) تزداد قوة المغناطيس لفترة ثم تقل تدريجياً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تزداد قوة المغناطيس الكهربائي.

الشرح: 1. التجربة المعروضة في النص تظهر أن مضاعفة عدد اللفات (من 10 إلى 20) تؤدي إلى مضاعفة عدد المشابك التي يمكن للمسمار حملها. 2. هذا يعني أن قوة المغناطيس الكهربائي تزداد بزيادة عدد اللفات. 3. فكلما زادت اللفات، زاد تركيز المجال المغناطيسي الناتج عن التيار.

تلميح: تذكر العلاقة بين عدد اللفات وعدد المشابك التي يمكن حملها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

في آلية عمل الجرس الكهربائي، ما الذي يحدث مباشرة بعد أن تضرب المطرقة الناقوس؟

  • أ) يظل المغناطيس الكهربائي يعمل ويجذب المطرقة بقوة أكبر.
  • ب) تفتح الدائرة الكهربائية ويتوقف المغناطيس الكهربائي عن العمل.
  • ج) ينعكس اتجاه التيار الكهربائي تلقائيًا لتوليد مجال معاكس.
  • د) يسحب النابض المطرقة بعيدًا عن الناقوس مباشرة قبل فتح الدائرة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تفتح الدائرة الكهربائية ويتوقف المغناطيس الكهربائي عن العمل.

الشرح: 1. عندما يُضغط زر الجرس، تُغلق الدائرة الكهربائية ويعمل المغناطيس الكهربائي. 2. يجذب المغناطيس الكهربائي الرافعة الحديدية المثبتة في نهايتها مطرقة. 3. تضرب المطرقة الناقوس، وفي نفس اللحظة تبتعد الرافعة عن نقطة توصيل معينة. 4. ابتعاد الرافعة هذا يؤدي إلى فتح الدائرة الكهربائية، مما يتسبب في توقف المغناطيس الكهربائي عن العمل وفقدانه لمجاله.

تلميح: فكر في كيفية تكرار عملية الرنين في الجرس.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي من الأجهزة التالية لا يُعد من التطبيقات المباشرة للمغناطيس الكهربائي المذكورة في النص؟

  • أ) الجلفانومتر.
  • ب) مؤشر الوقود في السيارة.
  • ج) الميكروسكوب الإلكتروني.
  • د) جهاز الأميتر.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الميكروسكوب الإلكتروني.

الشرح: 1. النص يذكر عدة تطبيقات للمغناطيس الكهربائي: - الجرس الكهربائي. - الجلفانومتر (بما في ذلك مؤشر الوقود في السيارة). - جهاز الأميتر. - جهاز الفولتميتر. 2. الميكروسكوب الإلكتروني لم يُذكر ضمن التطبيقات المباشرة للمغناطيس الكهربائي في هذا السياق المحدد من النص، على الرغم من أنه قد يستخدم مبادئ كهرومغناطيسية بشكل عام.

تلميح: راجع قائمة الأجهزة المذكورة في الفقرة التي تتحدث عن استخدامات المغناطيس الكهربائي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل