جواب فعالیت های فصل ۹ علوم هشتم؛ الکتریسیته – صفحه ۷۷ تا ۸۸
جواب سوالات و فعالیت های فصل ۹ و درس نهم علوم هشتم - الکتریسیته؛ پاسخ آزمایش کنید، گفتوگو، خود را بیازمایید و فعالیتهای صفحات ۷۷ تا ۸۸.
در فصل نهم علوم هشتم با عنوان «الکتریسیته» با بارهای الکتریکی مثبت و منفی، نیروی بین بارها، برقنما، چگونگی باردار شدن اجسام، رسانا و نارسانا، القای بار الکتریکی و آذرخش آشنا میشویم. سپس مفهوم اختلاف پتانسیل، جریان و مقاومت الکتریکی را بررسی میکنیم و با نقش باتری، ولتسنج، آمپرسنج و رابطه میان ولتاژ، جریان و مقاومت آشنا میشویم.
در ادامه پاسخ کامل فعالیتها، آزمایش کنیدها، گفتوگو کنید، خود را بیازمایید، اطلاعات جمعآوری کنید و سؤالهای داخل متن صفحات ۷۶ تا ۸۸ علوم هشتم را به ترتیب کتاب میخوانید.
جواب فعالیت صفحه ۷۷ علوم هشتم
با توجّه به آنچه دربارهٔ ایجاد بار الکتریکی در اجسام خواندهاید، توضیح دهید چرا:
الف) وقتی با پارچهٔ پرزدار خشک و تمیزی شیشههای خشک پنجرهٔ اتاق را تمیز میکنید، پرزهای پارچه به شیشهها میچسبند.
ب) هنگامی که با شانهٔ پلاستیکی موهای خشک و تمیز را شانه میکنید، رشتههای مو به دنبال شانه کشیده میشوند.
پ) وقتی شانهٔ پلاستیکی یا بادکنک را با موهای خشک سر مالش دهید و بعد آن را به باریکهٔ آب نزدیک کنید، باریکهٔ آب به طرف شانه یا بادکنک کشیده میشود.
پاسخ الف: در اثر مالش پارچه با شیشه، بین آنها تعدادی الکترون جابهجا میشود و دو جسم دارای بار الکتریکی میشوند. به همین دلیل نیروی الکتریکی ایجادشده میتواند پرزهای سبک پارچه را به شیشه جذب کند.
پاسخ ب: بر اثر مالش شانه پلاستیکی با موهای خشک، تعدادی الکترون بین مو و شانه منتقل میشود و شانه و مو دارای بار الکتریکی میشوند. نیروی جاذبه الکتریکی میان آنها باعث میشود رشتههای مو به دنبال شانه کشیده شوند.
پاسخ پ: شانه یا بادکنک پس از مالش باردار میشود. نزدیک شدن جسم باردار به باریکه آب باعث جابهجایی جزئی بارها و جهتگیری مولکولهای آب میشود؛ در نتیجه بخش نزدیکتر آب بیشتر جذب جسم باردار میشود و باریکه آب به سمت شانه یا بادکنک خم میشود.
جواب آزمایش کنید صفحه ۷۷ علوم هشتم
مواد و وسایل: دو بادکنک مشابه، پارچهٔ پشمی، نخ، مقداری خردههای کاغذ
روش اجرا
۱ــ بادکنکها را باد کنید و با نخ دهانهٔ آنها را ببندید.
۲ــ یکی از بادکنکها را با پارچهٔ پشمی مالش دهید؛ سپس یک بار پارچه و بار دیگر بادکنک را به خردههای کاغذ نزدیک کنید. چه روی میدهد؟
۳ــ هر دو بادکنک را با پارچهٔ پشمی مالش دهید و بعد بادکنکها را به هم نزدیک کنید. چه اتفاقی میافتد؟
۴ــ پارچهٔ پشمی و بادکنک را که به هم مالش دادهاید، بلافاصله پس از مالش، به هم نزدیک کنید. چه اتفاقی میافتد؟
از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟
پاسخ مرحله ۲: هم بادکنک و هم پارچه پس از مالش میتوانند خردههای کاغذ را جذب کنند. خردههای کاغذ در ابتدا خنثیاند، اما نزدیک شدن جسم باردار باعث جابهجایی جزئی بارها در آنها میشود و نیروی خالص جاذبه ایجاد میکند.
پاسخ مرحله ۳: دو بادکنک از یکدیگر دور میشوند</strong؛ زیرا هر دو به روش یکسان باردار شدهاند و دارای بارهای همناماند.
پاسخ مرحله ۴: بادکنک و پارچه یکدیگر را جذب میکنند</strong؛ زیرا بر اثر مالش، دارای بارهای غیرهمنام شدهاند.
نتیجه: مالش دو جسم میتواند باعث انتقال الکترون و باردار شدن هر دو جسم شود. بارهای الکتریکی بر یکدیگر نیرو وارد میکنند و این نیرو میتواند جاذبه یا دافعه باشد.
جواب آزمایش کنید صفحه ۷۸ علوم هشتم
مواد و وسایل: کیسهٔ فریزر یا پارچهٔ ابریشمی، دو میلهٔ شیشهای، دو میلهٔ پلاستیکی، پارچهٔ پشمی و نخ
روش اجرا:
۱ــ به کمک کیسهٔ پلاستیکی (فریزر) یا پارچهٔ ابریشمی، دو میلهٔ شیشهای را با مالش باردار کنید.
۲ــ با استفاده از پارچهٔ پشمی، دو میلهٔ پلاستیکی را باردار کنید و آزمایشهای زیر را انجام دهید. از این آزمایشها چه نتیجهای میگیرید؟
الف) دو میلهٔ شیشهای باردار را به هم نزدیک کنید.
ب) میلهٔ شیشهای را به میلهٔ پلاستیکی نزدیک کنید.
پ) دو میلهٔ پلاستیکی باردار را به هم نزدیک کنید.
پاسخ الف: دو میله شیشهای یکدیگر را دفع میکنند؛ زیرا هر دو دارای بار مثبت و در نتیجه دارای بار همناماند.
پاسخ ب: میله شیشهای و میله پلاستیکی یکدیگر را جذب میکنند؛ زیرا بار آنها غیرهمنام است.
پاسخ پ: دو میله پلاستیکی یکدیگر را دفع میکنند؛ زیرا هر دو دارای بار منفی و همناماند.
نتیجه: بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیرهمنام یکدیگر را جذب میکنند.
جواب آزمایش کنید صفحه ۷۹ علوم هشتم
مواد و وسایل: برقنما، میلهٔ پلاستیکی، میلهٔ شیشهای، پارچهٔ پشمی، کیسهٔ پلاستیکی (فریزر)
روش اجرا
۱ـ به ترتیب بهوسیلهٔ پارچهٔ پشمی و کیسهٔ پلاستیکی، میلههای پلاستیکی و شیشهای را باردار کنید.
۲ـ یک بار میلهٔ پلاستیکی و بار دیگر میلهٔ شیشهای را به کلاهک برقنمای بدون بار نزدیک و سپس دور کنید. چه مشاهده میکنید؟
۳ـ میلهٔ پلاستیکی باردار را با کلاهک برقنما تماس دهید و سپس میلهٔ باردار شیشهای و پلاستیکی را به برقنما نزدیک کنید. اکنون چه چیزی مشاهده میکنید؟
از این آزمایشها چه نتیجهای میگیرید؟ چگونه میتوان بهوسیلهٔ برقنما نشان داد، یک جسم دارای بار الکتریکی است یا نه و نوع بار آن چیست؟
پاسخ مرحله ۲: با نزدیک کردن هر یک از میلههای باردار به کلاهک برقنمای خنثی، بارهای موجود در برقنما جابهجا میشوند و دو ورقه دارای بار همنام میشوند؛ بنابراین ورقهها از هم دور میشوند. با دور کردن میله، بارها دوباره به حالت اولیه برمیگردند و ورقهها به هم نزدیک میشوند.
پاسخ مرحله ۳: با تماس میله پلاستیکی منفی با کلاهک، برقنما نیز منفی میشود.
اگر میله پلاستیکی منفی را به برقنمای منفی نزدیک کنیم، ورقهها بیشتر از هم باز میشوند.
اگر میله شیشهای مثبت را نزدیک کنیم، فاصله ورقهها کاهش مییابد.
نتیجه: برقنمای خنثی میتواند برای تشخیص باردار بودن جسم به کار رود؛ اگر جسم باردار به آن نزدیک شود، ورقهها از هم دور میشوند.
برای تعیین نوع بار، برقنما باید از قبل دارای بار معلوم باشد. اگر با نزدیک کردن جسم، ورقهها بیشتر باز شوند، بار جسم با بار برقنما همنام است و اگر ورقهها به هم نزدیکتر شوند، بار جسم غیرهمنام است.
جواب گفت و گو کنید صفحه ۸۰ علوم هشتم
جواب خود را بیازمایید صفحه ۸۰ علوم هشتم
وقتی کیسهٔ پلاستیکی را با میلهٔ شیشهای مالش میدهیم، میله و کیسه دارای بار الکتریکی میشوند. با توجه به شکل توضیح دهید.
۱ـ الکترونها از کدام جسم کَنده میشود؟
۲ـ آن جسم چه باری پیدا میکند؟
پاسخ ۱: الکترونها از میله شیشهای کَنده و به کیسه پلاستیکی منتقل میشوند.
پاسخ ۲: میله شیشهای با از دست دادن تعدادی الکترون، دارای بار مثبت میشود. کیسه پلاستیکی نیز با دریافت الکترونهای اضافی دارای بار منفی میشود.
جواب آزمایش کنید صفحه ۸۱ و ۸۲ علوم هشتم
مواد و وسایل: دو کرهٔ فلزی یکسان با پایههای نارسانا، میلهٔ پلاستیکی، پارچهٔ پشمی و برقنما
روش اجرا
۱ـ دو کرهٔ فلزی را مطابق شکل الف در تماس با یکدیگر قرار دهید؛ سپس با دست آنها را لمس کنید تا اگر کرهها از قبل بار الکتریکی دارند، در اثر تماس با بدن شما، بدون بار شوند.
۲ـ میلهٔ پلاستیکی را با پارچهٔ پشمی مالش دهید و مانند شکل ب آن را به کرهٔ A نزدیک کنید.
۳ـ بدون حرکت دادن میلهٔ پلاستیکی، پایهٔ کرهٔ B را بگیرید و آن را از کرهٔ A دور کنید (شکل پ).
۴ـ میلهٔ پلاستیکی را دور کنید (شکل ت).
۵ـ برقنما را به روش تماس با میلهٔ پلاستیکی باردار کنید و هر یک از کرهها را جداگانه به کلاهک برقنما نزدیک کنید. چه مشاهده میکنید؟ از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟
پاسخ: میله پلاستیکی پس از مالش با پارچه پشمی معمولاً دارای بار منفی است.
وقتی این میله را بدون تماس به کره A نزدیک میکنیم، الکترونهای آزاد کرههای فلزی تحت نیروی دافعه میله منفی به سمت کره B جابهجا میشوند. در حالی که میله هنوز نزدیک است، دو کره را از یکدیگر جدا میکنیم؛ بنابراین:
کره A: کمبود الکترون پیدا میکند و دارای بار مثبت میشود.
کره B: الکترون اضافی دریافت میکند و دارای بار منفی میشود.
چون برقنما با میله پلاستیکی منفی باردار شده است، نزدیک کردن کره B منفی باعث بیشتر باز شدن ورقهها و نزدیک کردن کره A مثبت باعث کمتر شدن فاصله ورقهها میشود.
نتیجه: میتوان بدون تماس مستقیم جسم باردار با رسانا، در آن بارهای الکتریکی را جابهجا و پس از جداسازی، دو جسم را دارای بارهای مخالف کرد. به این روش القای بار الکتریکی میگویند.
جواب فعالیت صفحه ۸۲ علوم هشتم
پاسخ: براده آلومینیم در ابتدا از نظر بار الکتریکی خنثی است؛ اما آلومینیم رساناست و الکترونهای آزاد آن میتوانند جابهجا شوند.
وقتی شانه منفی به براده نزدیک میشود، الکترونهای براده از شانه دور میشوند؛ بنابراین قسمت نزدیک به شانه دچار کمبود الکترون و نسبتاً مثبت و قسمت دورتر نسبتاً منفی میشود.
چون بار مثبتِ القاشده به شانه نزدیکتر است، نیروی جاذبه آن از نیروی دافعه وارد بر بارهای منفیِ دورتر بیشتر میشود؛ در نتیجه براده آلومینیم به طرف شانه جذب میشود.
جواب اطلاعات جمع آوری کنید صفحه ۸۳ علوم هشتم
نمونه گزارش: برقگیر بخشی از یک سامانه حفاظت در برابر آذرخش است که معمولاً شامل میله یا پایانه هوایی در بالای ساختمان، رساناهای فلزی ضخیم و اتصال مناسب به زمین است.
اگر آذرخش به ساختمان یا سامانه حفاظت آن برخورد کند، جریان بسیار بزرگ آذرخش از مسیر رسانای مناسب به زمین هدایت میشود. به این ترتیب احتمال عبور جریان از قسمتهای نامناسب ساختمان و در نتیجه خطر آتشسوزی، آسیب سازهای و خسارت به تجهیزات کاهش پیدا میکند.
برقگیر به این معنا نیست که آذرخش را کاملاً «متوقف» میکند؛ وظیفه اصلی سامانه، فراهم کردن مسیر کنترلشده و کمخطر برای انتقال جریان آذرخش به زمین است.
جواب سوال صفحه ۸۳ علوم هشتم
پاسخ: وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ بین دو نقطه باعث شارش بارهای الکتریکی در یک مسیر رسانای بسته میشود.
باتری با ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو سر خود، انرژی لازم را در اختیار بارهای الکتریکی قرار میدهد و زمینه ایجاد جریان الکتریکی در مدار را فراهم میکند.
جواب آزمایش کنید صفحه ۸۴ علوم هشتم
مواد و وسایل: دو قطعه سیم نازک، باتری ۱/۵ ولتی، لامپ کوچک، چسب نواری یا لنت
روش اجرا
١ـ با استفاده از وسایل داده شده مداری تشکیل دهید و لامپ را روشن کنید.
٢ـ یک قطعه سیم را حذف کنید و سپس با وسایل موجود مدار جدیدی تشکیل دهید و لامپ را روشن کنید.
٣ـ در گروه خود دربارهٔ نقش باتری، سیمهای رابط و لامپ در مدار گفتوگو کنید.
پاسخ مرحله ۱: دو سر لامپ را با دو سیم به دو پایانه باتری وصل میکنیم تا یک مسیر بسته تشکیل شود. در این حالت جریان برقرار میشود و لامپ روشن میشود.
پاسخ مرحله ۲: با یک سیم نیز میتوان مدار را کامل کرد؛ کافی است یکی از قسمتهای رسانای لامپ را مستقیماً با یکی از پایانههای باتری تماس دهیم و پایانه دیگر لامپ را با سیم به پایانه دیگر باتری وصل کنیم. باز هم مسیر بسته تشکیل میشود و لامپ روشن میشود.
نقش اجزای مدار:
باتری: منبع انرژی مدار است و بین دو سر خود اختلاف پتانسیل ایجاد میکند.
سیمهای رابط: مسیر رسانا برای حرکت بارها و انتقال انرژی در مدار فراهم میکنند.
لامپ: مصرفکننده انرژی است و انرژی الکتریکی را عمدتاً به نور و گرما تبدیل میکند.
جواب اطلاعات جمع آوری کنید صفحه ۸۵ علوم هشتم
نمونه گزارش: باتری وسیلهای است که با استفاده از واکنشهای شیمیایی، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
در یک باتری ساده، دو الکترود از مواد متفاوت در تماس با مادهای به نام الکترولیت قرار دارند. واکنشهای شیمیایی باعث میشوند الکترونها در یکی از پایانهها بیشتر و در پایانه دیگر کمتر شوند؛ بنابراین بین دو پایانه باتری اختلاف پتانسیل به وجود میآید.
وقتی باتری در یک مدار بسته قرار میگیرد، الکترونها در مدار خارجی از پایانه منفی به سمت پایانه مثبت حرکت میکنند و انرژی الکتریکی را به مصرفکننده مدار میرسانند.
واکنشهای شیمیایی درون باتری به حفظ اختلاف پتانسیل کمک میکنند. با مصرف شدن مواد فعال شیمیایی، توانایی باتری برای تأمین انرژی کاهش پیدا میکند.
جواب سوالات صفحه ۸۷ علوم هشتم
نمونه پاسخ: بله. در یک محل شلوغ، برخورد و وجود افراد دیگر باعث میشود حرکت دشوارتر و سرعت کمتر شود.
کتاب از این مثال برای توضیح مقاومت الکتریکی استفاده میکند. همانطور که شلوغی مانع حرکت آزاد افراد میشود، در یک رسانا نیز الکترونهای در حال حرکت با اتمهای ماده برخورد میکنند و در برابر حرکت آنها مقاومت وجود دارد.
جواب مثال صفحه ۸۸ علوم هشتم
پاسخ: از رابطه جریان، ولتاژ و مقاومت استفاده میکنیم:
I = V ÷ R
I = 220 ÷ 484 ≈ 0.45 A
بنابراین جریان عبوری از لامپ تقریباً ۰/۴۵ آمپر است.
جواب خود را بیازمایید صفحه ۸۸ علوم هشتم
R = V ÷ I R = 3 ÷ 0.05 = 60 Ω
بنابراین مقاومت لامپ ۶۰ اهم است.
جواب فعالیت صفحه ۸۸ علوم هشتم
نمونه روش انجام: ابتدا لامپ را با یک باتری ۱/۵ ولتی در مدار قرار دهید و مقدار جریان را با آمپرسنج و اختلاف پتانسیل دو سر لامپ را با ولتسنج اندازه بگیرید. میزان روشنایی لامپ را نیز مشاهده کنید.
سپس دو باتری ۱/۵ ولتی را به صورت سری قرار دهید تا اختلاف پتانسیل تقریبی ۳ ولت ایجاد شود و دوباره جریان و روشنایی لامپ را بررسی کنید.
نتیجه: در شرایط این آزمایش، با افزایش اختلاف پتانسیل دو سر لامپ، جریان بیشتری از آن عبور میکند و روشنایی لامپ افزایش مییابد.
مقادیر دقیق جریان باید از روی آمپرسنج همان آزمایش خوانده شوند؛ زیرا مقدار جریان واقعی به ویژگیهای لامپ و مدار بستگی دارد.
