تجارب جميلة لعشاق العلوم

أولاً: تجارب مختلفة مع التيار الكهربائي

بطارية من البطاطس:ـ

أغرز قطعة من سلك نحاس و قطعة من الزنك ( التوتياء) في حبة بطاطس عادية نيئة ، و الأن لو أخذت سماعة تلفون عادي و جعلت طرفي السلك الموجود فيها يلامسان قطعتي السلك المغروزتين في البطاطس لسمعت صوت طقة واضحة عند اجراء التلامس ـ

التفسير :ـ هذا الصوت ناجم عن وجود تيار كهربائي حاصل في حبة البطاطس تماماً كما يحدث في البطارية الصغيرة عند ضعفها خاصة و نعلل ذلك كيميائياً بتأثير عصير أو سائل حبة البطاطس على كل من قطعتي السلكين المعدنيين مما يسبب حصول طاقة كهربائية ـ و تسمى هذه العملية بعملية غلفنة أو طلي العناصر كهربائياً ـ

تيار من المعادن :

خذ قطعة معدنية عملة ( عملة نقدية ما مثلاً) من معدن النحاس و كذا قطعاً مناسبة من معدن الزنك ثم قص قطع من ورق النشاف المغموس بالماء المالح و رتب القطع النحاسية و قطع الزنك و ورق النشاف بحيث يكون بين قطعتين مختلفتين و بذلك تحصل على طاقة كهربائية ـ

و يتبين لنا ذلك إذا أخذنا سلك نحاس رفيع و لفيناه حول بوصلة ( 50 لفة تقريبا) و أخذنا الطرف الأول منه ليلامس قطعة الزنك في الأعلى و الطرف الثاني ليلامس قطعة النحاس في الأسفل نلاحظ تحرك ابرة البوصلة دليل على وجود تيار كهربائي في السلك تحت تأثير السائل الملحي على المعادن و منه ينتج مرور التيار الكهربائي في طرفي السلك ـ

هل للتيار أثر مغناطيسي:ـ

خذ سلك معدني رفيع ناقل للكهرباء و ثبته على قاعدة كأس زجاجي بواسطة شريط لاصق بحيث يشكل منحنياً أو قوس و ضع تحت القوس بوصلة و الأن حرك الكأس حتى تكون ابرة البوصلة موازية لسلك القوس تماماً ، فإذا وصلت طرفي السلك المعدني ببطارية جافة فإنك تلاحظ فوراً تحرك ابرة البوصلة لتصبح بوضع متعامد على الوضع السابق ـ

التفسير :ـ عند مرور التيار الكهربائي في السلك تتشكل قوة مغناطيسية تكون من طرف القوس قطباً مغناطيسياً شمالياً و أخر جنوبي فتنتج حركة البوصلة عن وجود مجال ( حقل ) مغناطيسيامصدره التيار الكهربائي ـ

المغناطيس الكهربائي:ـ

لف سلك نحاسي رفيع و معزول بطول (1 أو 2 م ) على محور من الحديد (مسمار) ثم أوصل قطبي السلك ببطارية و عندها تلاحظ بأن المحور الحديدي يجذب الأشياء العدنية ـ و السبب هو أن مرور التيار الكهربائي في السلك و خاصة حول المحور ينتج مجال مغناطيسي يكسب المحور خاصية المغنطة فيتكون فيه قطباً شمالياً و أخر جنوبي ـ فإذا كان المحور من الحديد الخفيف النوعية فإن المغنطة تزول منه بسرعة فور قطع التيار الكهربائي ، أما إذا كان المحور مصنوع من الفولاذ فإن المغنطة تبقى فيه رغم قطع التيار الكهربائي ـ

الناقل الجرافيتي:ـ

خذ قلماً رصاصياً و ثبت في عقبه لمبه صغيرة و أوصل رأس القلم بقطب بطارية ثم أحضر مقصاً و أوصل طرفه الأول بجسم اللمبة المعدني و الطرف الآخر للمقص بقطب البطارية الثاني ، و عندها تضيء اللمبة حيث يمر التيار الكهربائي عبر فحم الجرافيت إلى اللمبة مسبباً اضاءتها حيث أن مادة الجرافيت ناقل جيد للكهرباء فلو أنك رسمت على ورقة كتابة عادية خطاً ثقيلاً بقلم الرصاص الغرافيتي فإن هذا الخط ينقل التيار الكهربائيكأنه سلك و يمكن التحقق من ذلك باستخدام سماعة هاتف ـ

المذياع المصغر:ـ

خذ علبة كبريت فارغة ( الدرج الذي يحتوي على العيدان فقط) و أدخل فيها قضيبين من قلم رصاص بحيث تكونان متوازيتان و ضع قضيب آخر صغير بصور عرضية فوقهما ثم أوصل القضيب الأول بقطب بطارية و القضيب الثاني بسماعة هاتف و الطرف الثاني من السماعة بقطب البطارية الثاني ، و الأن إذا وضعت السماعة في غرفة بعيدة ثم تكلمت في علبة الكبريت لسمع كلامك في السماعة ـ

التفسير :ـ أن اهتزازات الصوت توثر على حركة القضيب العرضي الذي يوصل التيار بذبذبات و اهتزازات تتناسب مع ذبذبات و اهتزازات الكلام التي تتحول بالتالي إلى كلام مماثل في سماعة المكبر ـ

اشكال المجال المغناطيسي:ـ

ضع قطعة من الورق المقوى (الكرتون) و مرر من منتصفه سلكاً نحاسياً ثم ضع الطبق المذكور أفقياً بالاستعانة بكأسين متماثلين مثلاً ـ وصل طرفي السلك ببطارية و رش على أعلى الورقة برادة حديدية فنجدها قد شكلت دوائر عجيبة و جميلة متداخلة مركزها الثقب الذي يمر منه السلك ـ

ثانياً: الكهرباء الساكنة :ـ

البالون المكهرب:ـ

انفخ عدة بوالين هوائية و اربط فوهتها باحكام و قم بدعكها بقطعة قماش صوفية ثم قربها من زاوية سقف الغرفة فتلاحظ أنها تبقى في مكانها فترة طويلة و كأنها عالقة . و السبب في ذلك أنه عند دعك البالونات بقطعة الصوف تكتسب شحنات كهربائية و هذا يعني بأن البالونات قد حصلت على شحنات كهربائية سالبة من قطعة الصوف ، هذه الشحنات تسمى الإلكترونات و بقاء البالونات في زاوية سقف الغرفة عالقة سببه هو اجتماع الإلكترونات السالبة من البالونات بالبروتونات الموجبة في سقف الغرفةو التي تجذب الإلكترونات السالبة .و الإلكترونات الموجودة في سقف الغرفة تتجول فيها حتى تتعادل إلكتروناته و تتوازن و يكون السقف سيء أو رديء التوصيل الكهربائي لعدة ساعات عندما يكون هواء الغرفة جافاً

التجاذب و التنافر:ـ

انفخ بالونين هوائيين و أغلق فوهة كل منهما بخيط ثم ادعك البالونين بقطعة قماش صوفية و أمسك طرفي خيطي البالونين فتلاحظ أنهما قد تباعدا عن بعضهما البعض بدلاً من اقترابهما من بعضهما كما هو متوقع . و بسبب الدعك اكتسب البالونان إلكترونات سالبة من القماش الصوفي الذي أصبح يحتوي على إلكترونات موجبة و لهذا تجد أن البالونان قد تباعدا عن بعضهما البعض لإحتوائهما على شحنتين متشابهتين بينما نجد أن البالونات تقترب و تنجذب إلى القماش الصوفي الذي يحتوي على البروتونات الموجبة و هكذا

انحناء مسار سيلان الماء :ـ

خذ ملعقة من البلاستيك و ادعكها عدة مرات على قطعة قماش صوفية ثم افتح حنفية الماء قليلاً حتى يسيل منها الماء سيلاناً خفيفاً و حاول أن تقرب الملعقة البلاستيكية يعد دعكها كما ذكرنا من مسيل الماء فتلاحظ فوراً كيف ينحني سيلان الماء و يميل مقترباً من الملعقة . فالشحنات الكهربائية التي اكتسبتها الملعقة نتيجة الدعك أثرت على جزيئات الماء و سببت في جذبها نحوها . و إذا وصل سيلان المياه إلى الملعقة تحررت شحناتها فوراً و تلاشت وعاد سيلان المياه إلى التساقط عمودياً كالمعتاد و السبب في ذلك هو ان المياه افقدت الملعقة من شحناتها المكتسبة

فرز الملح عن الفلفل المطحون:ـ

أخلط قليلاً من الملح المطحون غير الناعم مع قليل من الفلفل الناعم . فكيف نعمل لفرز الفلفل عن الملح ؟

خذ ملعقة صغيرة من البلاستيك المستعملة عادة في الأكل و ادعكها على قطعة صوف و ضع الملعقة المدعوكة فوق الخليط فتلاحظ فوراً قفز و ارتفاع الفلفل ليلتصق بالملعقة . و السبب في ذلك هو ان الدعك يكسب الملقة شحنات كهربائية تؤدي إلى جذب الخليط إلى الملعقة . و إذا وضعت الملعقة على بعد كافي غير قريبة من الخليط تلاحظ أن الفلفل الناعم هو الذي ينجذب إلى الملعقة لأنه اخف من الملح و إذا رغبت بجذب الملح أيظاً فما عليك إلا أن تقرب الملعقة من الخليط أكثر فأكثر

الكتروسكوب بسيط :ـ

خذ قارورة فارغة و أثقب غطاءها من منتصفه و أدخل في هذا الثقب قضيباً نحاسياً مطعوجاً على شكل خطاف و أحكم سد الثقب الذي يمر منه القضيب أو السلك بصورة جيدة بواسطة مادة عازلة تفصل السلك عن الغطاء و تعزله عنه و علق على الخطاف صفيحة رقيقة مستطيلة معدنية من الألمنيوم مثنية من منتصفها بشكل متماثل . و الأن قم بشحن قلم ذو غلاف بلاستيكي بدعكه على قماش صوفي دعكاً جيداً كي يكتسب الشحنات الكهربائية الكافية و إذا لم يتيسر لديك قلم استعمل مشط بلاستيكي أو ما شابه و قرب القلم من رأس القضيب أو السلك فتلاحظ على الفور تباعد قسمي الصفيحة الألمنيوم عن بعضها البعض فعند ملامسة القلم لطرف السلك تنتقل الإلكترونات عن طريق السلك إلى قسمي صفيح الألمنيوم حيث يتم شحن قسميها بصورة متساوية مما يؤدي إلى تباعد القسمين عن بعضهما تبعاً لقوة الشحنات التي يتمتع بها القلم
ثالثاً: تجارب في المغنطة :ـ

حطوط القوة المغناطيسية :ـ

خذ ورقة طباعة A4 مثلاً و ضعها على مغناطيس على شكل U ثم احضر مصفاة صغيرة ناعمة و ضع فيها برادة حديدية ناعمة و انخلها بالتساوي فوق الورقة مع هزها بشكل خفيف و ستشاهد عندئذ تشكل صورة مطابقة للمغناطيس و خطوط حولها من ذرات برادة الحديد التي توضعت وفق مسارات فعاليات المغنطة و التي تظهر لك خطوط متناسقة جميلة

و لكي تثبت هذا المنظر أعد التجربة و لكن على ورقة وضع عليها الشمع المذاب و بعد تكون تلك الخطوط من برادة الحديد قرب مكواة حامية منها حتى يبدأ الشمع بالانصهار ثم اتركها حتى تبرد فتتكون لديك صورة جميلة و وسيلة مساعدة للشرح

القلم الرصاص المتحرك:ـ

خذ قلماً رصاصياً مضلعاً و ضعه على الطاولة ثم خذ قلماً آخر طويلاً دائري المقطع و ركزه معامداً القلم الأول ثم قرب من رأس القلم مغناطيس جيد فتلاحظ كيف ينجذب القلم الرصاص للمغناطيس

لأن الغرافيت الموجود داخل قلم الرصاص يتمتع بقابلية التمغنط إلا أنه لا يتمتع بنفس المزايا التي يتمتع بها الحديد في قابليته للتمغنط

الميلان باتجاه القطب :ـ

خذ دبوسين فولاذيين كبيرين و أجعلهما ممغنطين جيداً ، ثم خذ قطعة من الاسفنج الصناعي بطول و عرض قلم كتابة تقريباً ثم مرر من منتصف القطعة إبرة بصورة متوازنة و ضع هذه القطعة للتوازن بين كأسين و إجعل إتجاه القطعة بنفس اتجاه جنوب ـ شمال فتلاحظ أن القطعة تميل نحو الشمال و تختلف زاوية الميلان هذه من بلد إلى أخر و من مكان إلى مكان و في منطقة القطب المغناطيسي للأرض يكون إتجاه الإبرة الممغنطة عمودياً

البطات الممغنطة :ـ

قص قطعة من الورق المقوى الرقيق على شكل بطة من نسختين و ألصقهما مع بعضهما البعض و أغرز بين النسختين دبوساً ممغنطاً ثم قص نموذجاً أخر مشابهاً للأول و ضع فيه دبوساً مماثلاً و ثبت كل نموذج داخل غطاء فلين أو قرص فلين مستدير و أترك النموذجين في صحن يحتوي على ماء فتلاحظ كيف يجتمع النموذجان من ناحية الرأس أو من ناحية الذيل باتجاه جنوب ـ شمال و فقاً لمغنطة الدبوسين

و حركة النموذجين من البطات يسببان قوى و فعاليات مختلفة : جذب كل من القطبين غير المتساويين ، التأثير المتنافر للقطبين المتساويين و فعالية المغنطة الأرضية