Skip to main content

المقارنة بين التيّار الكهربائيّ وتدفّق المياه

هذه الفعاليّة مبنيّة على رسوم متحرّكة ثلاثية الأبعاد – أنيماتسيا – من الموقع التالي:http://faraday.physics.utoronto.ca
 
قام السيد دافيد هاريسون بتطوير هذه الرسوم المتحرّكة الثلاثيّة الأبعاد، ثمّ قام متحف العلوم بترجمتها إلى اللغة العبريّة (سيتم قريباً جدّاً ترجمتها للعربيّة). يتمّ نشر الرسوم المتحرّكة الثلاثيّة الأبعاد بفضل وجود رخصة استخدام مفتوحة.
 
هذه الفعالية ملائمة لكي تكون بمثابة فعالية تحضير أو فعالية تلخيص للقاء العلميّ "الكهرباء في المعرض" الذي يجري في متحف العلوم لطلاب المرحلة الإعدادية في إطار الصفّ.
 
قبل بدء الفعاليّة يُوصى بالدخول إلى قاموس المصطلحات الموجود في موقع متحف العلوم، وقراءة المصطلحات التالية:
التيّار الكهربائيّ، شدّة التيّار الكهربائيّ، اتجاه التيّار الكهربائيّ، الإلكترونات الحرّة، فرق الجهد، الجهد، البطارية.
 
مجرى الفعالية
 
قوموا بتشغيل الرسوم المتحركة الثلاثية الأبعاد.
 
تمعّنوا بمركّبات الدوائر، وحاولوا تمييز أوجه التشابه والاختلاف القائمة بين الرسمين التوضيحيّين. غيّروا وضع المنظومتين عن طريق تغيير وضع التحكّم "اختر الجهد/الضغط" الموجود في أسفل الرّسوم المتحرّكة الثلاثية الأبعاد. انتبهوا للتغيّرات.



منظومة المياهالدائرة الكهربائية
منظومة الأنابيبأسلاك موصلة
مياه جارية        إلكترونات جارية
طوربينة ماء       مصباح كهربائيّ
مضخّةمصدر الجهد مثل البطارية
حاويات المياه      قطبا البطارية
تقوم المضخّة بضخّ المياه من الخزّان الأسفل وترفعها إلى الخزّان الأعلى. تدفع البطارية الإلكترونات، التي تدخل إليها عبر القطب السالب، باتجاه القطب الموجب، ومن هناك إلى الخارج من البطارية إلى الدائرة الكهربائيّة
فرق الارتفاعات بين الحاوياتالجهد بين قطبي البطارية، فرق الجهد
نتيجة تدفق المياه عبرها – تدور الطوربينةنتيجة تدفّق الإلكترونات عبرها– يُضيء المصباح
كلّما كانت المضخّة تعمل بقوّة أكبر – يكون تدفّق المياه أسرع وكذلك دوران الطوربينة أسرعكلّما كان الجهد أعلى – يمرّ عبر المصباح تيّار كهربائي أكبر ويكون ضوء المصباح أشدّ
طوربينة المياه لا "تبذّر" المياه. كلّ المياه التي تصل إليها تمرّ عبرَها وتواصل تدفّقها قدمًا.  المصباح الكهربائيّ لا "يبذّر" إلكترونات. كلّ الإلكترونات التي تصل إليه– تخرج منه أيضًا.

الفروق بين منظومة أنابيب المياه والدائرة الكهربائية
 
منظومة المياه     الدائرة الكهربائية
الماء ليس جزءًا من المادة التي تركّب الأنابيب. الإلكترونات هي جزء من المادة التي تركّب الموصلات.
 

اقرأوا الجدول بتمعّن، وافحصوا كل سطر في الرسمة التوضيحيّة ذاتها.
هل لديكم أفكار أخرى للمقارنة؟
 
تلخيص:
 
المقارنة هي طريقة جيّدة لترسيخ الفهم، لكنّ لها قيودها أيضًا، كما يظهر في الجزء السّفليّ من الجدول، ويجب تذكّر ذلك.
 
إننا نستطيع، من خلال المقارنة، أن نوضّح مبدأين مهمّين يتعلّقان بالتيّار الكهربائيّ:
  •  اتجاه التدفّق– التدفّق هو من المكان الذي تتوافر فيه طاقة أكبر وليس من المكان الذي توجد فيه "مادة" أكثر (ماء أو إلكترونات).
  • عند تدفّق التيّار ليس هناكَ "تبذير" للـ "المادة" – الطوربينة لا "تبذّر" ماء، والبطاريّة لا "تبذّر" إلكترونات.
Date Created: 12/11/12
Date Updated: 13/11/12