الدرس الثاني: الكهرباء

الكهرباء نوعان رئيسيان هما الكهرباء الساكنة الناتجة عن تجمع الشحنات على سطوح الأجسام مثل دلك بالون بقطعة صوف ليجذب قصاصات الورق، والكهرباء المتحركة أو التيار الكهربائي الذي يسري في مسار مغلق يسمى الدائرة الكهربائية. تتكون الدائرة الكهربائية البسيطة من مصد للطاقة مثل البطارية ومقاومة مثل المصباح وأسلاك توصيل. لكي يعمل الجهاز، يجب أن تكون الدائرة مغلقة تماما، ويمكن التحكم في سريان التيار باستخدام مفتاح كهربائي. تُوصل الأجهزة في الدوائر إما على التوالي في مسار واحد أو على التوازي في مسارات متعددة لتشغيل المنازل بأمان.

الفكرة الأساسية

تؤثر الكهرباء في حياتنا بشكل واسع عبر الكهرباء الساكنة وتيار الكهرباء المتحرك في الدوائر لتشغيل الأجهزة والإضاءة.

الشرح

تتولد الكهرباء نتيجة الشحنات الكهربائية الصغيرة جدا في المادة. بعض الجسيمات تحمل شحنة موجبة يرمز إليها بالرمز (+) وبعضها يحمل شحنة سالبة يرمز إليها بالرمز (-). عندما تدلك بالونا بقطعة صوف، تنتقل الشحنات السالبة إلى البالون فيتراكم عليه شحنات سالبة أكثر من الموجبة، وتسمى هذه الظاهرة تجمع الشحنات أو الكهرباء الساكنة. أما التيار الكهربائي فهو سريان الشحنات الكهربائية في مسار مغلق يسمى الدائرة الكهربائية. تتكون الدائرة الكهربائية البسيطة من مصدر كهربائي مثل البطارية ومقاومة مثل المصباح وأسلاك توصيل. لكي يسري التيار الكهربائي يجب أن تكون الدائرة مغلقة دون أي قطع. المفتاح الكهربائي يفتح الدائرة ويقطع التيار أو يغلقها ليسري التيار. توجد دوائر التوالي التي يسري فيها التيار في اتجاه ثابت دون أن يتفرع، ودوائر التوازي التي يتفرع فيها التيار في أكثر من مسار. لحماية المنازل من مخاطر التيار الكبير، نستخدم المنصهر أو القاطع الكهربائي الذي يفتح الدائرة تلقائيا عند مرور تيار كبير خطر.

مثال محلول خطوة بخطوة

السؤال: لديك بطارية ومصباح وأسلاك توصيل، وتريد إضاءة المصباح، فماذا تفعل؟ الخطوة الأولى: أحضر مصدر الكهرباء وهو البطارية لتوفير الطاقة اللازمة لتحريك الشحنات. الخطوة الثانية: وصل أسلاك التوصيل بأطراف البطارية وبالمصباح الذي يمثل المقاومة. الخطوة الثالثة: تأكد من أن جميع أجزاء الدائرة الكهربائية متصلة معا وليس بها أي قطع لكي تكون الدائرة مغلقة. النتيجة: يضيء المصباح لأن التيار الكهربائي يسري في مسار مغلق.

أخطاء شائعة

الخطأ الأول: الاعتقاد بأن التيار الكهربائي يمكن أن يسري في دائرة مفتوحة أو بها قطع في أسلاك التوصيل. الصحيح: التيار الكهربائي لا يسري إلا في مسار مغلق يسمى الدائرة الكهربائية. الخطأ الثاني: ظن أن فك أحد المصابيح في دائرة التوازي يسبب انطفاء جميع المصابيح الأخرى في المنزل. الصحيح: في دائرة التوازي يتفرع التيار، وعند فك أحد المصابيح يبقى المصباح الآخر مضيئا.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما أجزاء الدائرة الكهربائية البسيطة؟ الإجابة: مصدر كهربائي، ومقاومة، وأسلاك توصيل. السؤال الثاني: ماذا يحدث للتيار الكهربائي إذا كان المفتاح الكهربائي في وضع فتح؟ الإجابة: يكون المفتاح غير موصل، وينقطع التيار الكهربائي، ولا يسري في الدائرة.