جواب فعالیت های فصل ۱۰ علوم هشتم؛ مغناطیس – صفحه ۹۰ تا ۹۶
جواب سوالات و فعالیت های فصل ۱۰ و درس دهم علوم هشتم - مغناطیس؛ پاسخ فعالیتها و آزمایش کنیدهای صفحات ۹۰ تا ۹۶.
در فصل دهم علوم هشتم با عنوان«مغناطیس»با آهنربا، قطبهای مغناطیسی، مواد مغناطیسی و غیرمغناطیسی و نیروی میان قطبهای آهنربا آشنا میشویم. سپس القای مغناطیسی، آهنربای الکتریکی، عوامل مؤثر بر قدرت آن، موتور الکتریکی و مولد برق را بررسی میکنیم و میآموزیم چگونه بین انرژی الکتریکی و حرکتی تبدیل انرژی انجام میشود.
در ادامه پاسخ کامل فعالیتها، آزمایش کنیدها، سؤالهای داخل متن و تحقیق صفحات ۸۹ تا ۹۶ علوم هشتم را به ترتیب کتاب میخوانید.
جواب فعالیت صفحه ۹۰ علوم هشتم
الف) همانند شکل با استفاده از خمیربازی، مداد و آهنربای نعلی شکل جهتهای شمال و جنوب جغرافیایی کلاس یا اتاق را پیدا کنید (شکل الف). توجه کنید که در نزدیکی آهنربایی که با آن آزمایش میکنید، آهنربا یا جسم آهنی دیگری وجود نداشته باشد.
ب) به کمک یونولیت و یک آهنربای تیغهای کوچک و ظرف آب یک قطبنمای ساده بسازید (شکل ب).
پاسخ الف: آهنربای نعلی را مطابق شکل طوری روی مداد قرار میدهیم که بتواند آزادانه بچرخد. پس از مدتی آهنربا تقریباً در راستای شمال ـ جنوب قرار میگیرد؛ قطب N آن تقریباً به سمت شمال جغرافیایی و قطب S آن تقریباً به سمت جنوب قرار میگیرد.
علت این رفتار، اثر میدان مغناطیسی زمین بر آهنرباست.
پاسخ ب: یک قطعه یونولیت کوچک را روی سطح آب شناور میکنیم و آهنربای تیغهای را روی آن قرار میدهیم. چون یونولیت میتواند آزادانه روی آب بچرخد، آهنربا پس از مدتی در راستای تقریبی شمال ـ جنوب میایستد و به این ترتیب یک قطبنمای ساده ساخته میشود.
جواب فعالیت صفحه ۹۰ علوم هشتم
با استفاده از آهنربا و وسایل روبهرو، مواد را به دو دسته تقسیمبندی کنید. موادی را که جذب آهنربا میشوند مواد مغناطیسی و بقیه را غیرمغناطیسی بنامید.
قیچی، میخ، گیره کاغذ، سکه، قوطی نوشابه، پوش برگ، لیوان شیشهای، مداد و …
جواب فعالیت صفحه ۹۱ علوم هشتم
پاسخ: اگر دو قطب همنام مانند N و N یا S و S را به یکدیگر نزدیک کنیم، آهنرباها یکدیگر را دفع میکنند.
اگر دو قطب غیرهمنام مانند N و S را به هم نزدیک کنیم، یکدیگر را جذب میکنند.
نتیجه: قطبهای مغناطیسی همنام یکدیگر را دفع و قطبهای غیرهمنام یکدیگر را جذب میکنند.
جواب فعالیت صفحه ۹۱ و ۹۲ علوم هشتم
همانند شکل روبهرو یک میخ کوچک یا سوزن ته گرد را به انتهای آهنربا نزدیک کنید تا به آهنربا بچسبد. میخ بعدی را به نوک میخ اول نزدیک کنید. این کار را برای میخهای دیگر نیز تکرار کنید. به نظر شما چگونه آهنربا، میخ اول را جذب کرده است؟ میخ اولی چگونه میخ دوم را جذب کرده است؟
اگر همانند شکل به آرامی میخ اول را کمی از آهنربا جدا کنیم، چه اتفاقی میافتد؟ آیا میخهای دیگر سر جای خود باقی میمانند یا اینکه از هم جدا میشوند؟
پاسخ: وقتی میخ اول به قطب آهنربا نزدیک میشود، بدون تماس قبلی در آن خاصیت مغناطیسی القا میشود. سر میخ که به آهنربا نزدیکتر است، قطبی غیرهمنام با قطب آهنربا پیدا میکند؛ بنابراین میخ جذب آهنربا میشود.
میخ اول که به طور موقت آهنربا شده است، در میخ دوم نیز خاصیت مغناطیسی القا میکند و آن را جذب میکند. همین اتفاق برای میخهای بعدی نیز تکرار میشود.
اگر میخ اول را از آهنربای اصلی دور کنیم، خاصیت مغناطیسی القاشده در آن بسیار کاهش پیدا میکند؛ بنابراین میخهای دیگر معمولاً از یکدیگر جدا میشوند و میافتند.
به این ایجاد خاصیت مغناطیسی در یک قطعه آهن بدون تماس مستقیم با آهنربا، القای مغناطیسی میگویند.
جواب فعالیت صفحه ۹۲ علوم هشتم
الف) همانند شکل به کمک یک آهنربای میلهای و یک میخ، یک آهنربا بسازید و سپس قطبهای آهنربای ساخته شده را به وسیلهٔ یک عقربهٔ مغناطیسی (قطبنما) تعیین کنید.
ب) به کمک میلهٔ چوبی، پایه و چند آهنربای حلقهای، دستگاهی شبیه شکل روبهرو بسازید و دربارهٔ کاربردهای احتمالی آن فکر کنید.
پاسخ الف: یکی از قطبهای آهنربای میلهای را چند بار و همیشه در یک جهت روی میخ میکشیم و در پایان هر بار آهنربا را از میخ جدا کرده و دوباره از نقطه شروع حرکت میدهیم. پس از چند بار تکرار، میخ دارای خاصیت آهنربایی میشود.
برای تعیین قطبهای میخ، آن را به قطبنمای مغناطیسی نزدیک میکنیم. سر شمالی عقربه قطبنما از قطب N میخ دفع و به قطب S آن جذب میشود؛ بنابراین میتوان دو قطب میخ را مشخص کرد.
پاسخ ب: آهنرباهای حلقهای را روی میله طوری قرار میدهیم که قطبهای همنام آنها روبهروی هم باشند. به علت نیروی دافعه، آهنرباها بدون تماس مستقیم روی یکدیگر قرار میگیرند و با فشار دادن، رفتاری شبیه فنر نشان میدهند.
از این اصل میتوان برای ساخت مدلهای آموزشی فنر یا ضربهگیر مغناطیسی، سامانههای کاهش تماس و اصطکاک و نمایش شناوری مغناطیسی استفاده کرد.
جواب آزمایش کنید صفحه ۹۳ علوم هشتم
مواد و وسایل: دو باتری قلمی و جا باتری، سیمهای رابط، کلید قطع و وصل، میخ یا پیچ آهنی در اندازهٔ متوسط، چسب نواری، سیم مخصوص (لاکی) برای درست کردن سیم پیچ و گیرههای کاغذ یا واشرهای آهنی
روش اجرا:
١ـ دور میخ یا پیچ، سیم روکشدار مخصوص را بپیچید.
٢ـ همانند شکل مدار الکتریکی را کامل کنید و کلید را ببندید.
٣ـ میخ را به گیرههای کاغذی یا واشرهای آهنی نزدیک کنید. چه اتفاقی میافتد؟
۴ـ اگر کلید را باز (قطع) کنید، چه اتفاقی میافتد؟
پاسخ مرحله ۳: با بستن کلید، جریان الکتریکی از سیمپیچ عبور میکند و در اطراف آن میدان مغناطیسی به وجود میآید. میخ آهنی داخل سیمپیچ نیز مغناطیسی میشود و میتواند گیرههای کاغذی یا واشرهای آهنی را جذب کند.
پاسخ مرحله ۴: با باز کردن کلید، جریان الکتریکی قطع میشود و میدان مغناطیسی سیمپیچ از بین میرود. خاصیت آهنربایی میخ نیز بسیار کم میشود و بیشتر گیرهها یا واشرهای جذبشده جدا میشوند.
نتیجه: عبور جریان الکتریکی از سیمپیچ میتواند خاصیت مغناطیسی ایجاد کند و با قرار دادن یک هسته آهنی درون سیمپیچ، یک آهنربای الکتریکی ساخته میشود.
جواب فعالیت صفحه ۹۴ علوم هشتم
الف) به کمک عقربهٔ مغناطیسی (قطب نما) یا یک آهنربا که قطب N و S آن معلوم است، قطبهای آهنربای الکتریکی ساخته شده در آزمایش صفحهٔ قبل را تعیین کنید.
ب) در شکل روبهرو، جای پایانههای مثبت و منفی باتری را در مدار عوض میکنیم. در نتیجه جای قطبهای N و S آهنربای الکتریکی عوض میشود. از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟
پ) اگر به جای یک باتری از چند باتری پشت سر هم استفاده کنیم و آهنربای الکتریکی را در گیرههای کاغذ یا برادههای آهن قرار دهیم، تعداد بیشتری گیره یا برادهٔ آهن بیشتری را جذب میکند. از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟
ت) هرچه تعداد دورهای سیم پیچ بیشتر شود، آهنربای الکتریکی برادههای بیشتری را جذب میکند. از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟
توجه: برای کم و زیاد کردن تعداد دور سیم آهنربای الکتریکی، میتوانید از سیمهای اضافهٔ دور مقوا استفاده کنید.
پاسخ الف: یکی از سرهای آهنربای الکتریکی را به قطب معلوم یک آهنربا یا عقربه قطبنما نزدیک میکنیم. اگر دو سر یکدیگر را دفع کنند، همناماند و اگر جذب کنند، غیرهمناماند؛ به این ترتیب میتوان قطبهای N و S آهنربای الکتریکی را مشخص کرد.
پاسخ ب: با عوض کردن پایانههای باتری، جهت جریان الکتریکی در سیمپیچ تغییر میکند و در نتیجه جای قطبهای N و S نیز عوض میشود.
پس قطبهای آهنربای الکتریکی به جهت جریان در سیمپیچ بستگی دارند.
پاسخ پ: با قرار دادن چند باتری پشت سر هم، در شرایط مشابه جریان بیشتری از سیمپیچ عبور میکند و آهنربای الکتریکی قویتر میشود؛ بنابراین تعداد بیشتری گیره یا براده آهن را جذب میکند.
پس هرچه جریان عبوری از سیمپیچ بیشتر باشد، خاصیت مغناطیسی آهنربای الکتریکی بیشتر میشود.
پاسخ ت: افزایش تعداد دورهای سیمپیچ باعث افزایش خاصیت مغناطیسی آن میشود.
پس هرچه تعداد دورهای سیمپیچ بیشتر باشد، آهنربای الکتریکی قویتر است.
جواب فعالیت صفحه ۹۴ علوم هشتم
پاسخ الف: با وصل کردن جریان برق، سیمپیچ جرثقیل به یک آهنربای الکتریکی قوی تبدیل میشود و اجسام بزرگ آهنی را جذب و بلند میکند.
پاسخ ب: برای رها کردن ماشین یا زباله آهنی، جریان الکتریکی آهنربا را قطع میکنند. با قطع جریان، خاصیت مغناطیسی آهنربای الکتریکی از بین میرود یا بسیار کم میشود و جسم رها میشود.
یکی از مزیتهای مهم آهنربای الکتریکی همین است که میتوان خاصیت مغناطیسی آن را روشن و خاموش و حتی قدرت آن را تنظیم کرد.
جواب سوالات صفحه ۹۵ علوم هشتم
پاسخ: در این وسایل از موتور الکتریکی استفاده میشود. موتور انرژی الکتریکی را دریافت و آن را به انرژی حرکتی و چرخشی تبدیل میکند.
محور موتور به بخش مورد نظر دستگاه متصل میشود؛ برای مثال در ماشین لباسشویی باعث چرخش مخزن و در ماشین اسباببازی باعث چرخش چرخها میشود.
جواب آزمایش کنید صفحه ۹۵ علوم هشتم
مواد و وسایل: ۳ متر سیم مسی لاکی با ضخامت ۰/۵ میلیمتر، لیوان کاغذی یا پلاستیکی مقاوم، ۴ آهنربای کوچک قوی (نئودیمیوم)، باتری بزرگ برای درست کردن سیمپیچ (مطابق شکل الف)، گیرهٔ کاغذ و دو قطعه سیم رابط به طول ۳۰ cm، دو باتری قلمی، جای باتری و کاغذ سنباده یا چاقو.
روش اجرا
١ــ همانند شکل الف توسط سیم مسی یک سیمپیچ درست کنید. سپس (مطابق شکل ب)، به کمک سنباده و یا چاقو، روکش یک سر سیم بهطور کامل و سر دیگر تنها نیمی از آن تراشیده شود.
٢ــ دو طرف لیوان را با دقت سوراخ کنید و گیرههای کاغذی را (همانند شکل پ) به طرفین آن بچسبانید.
٣ــ آهنرباها را (همانند شکل ت) در طرفین لیوان قرار دهید.
۴ــ سیم پیچ را در لیوان قرار دهید و سیمهای دو طرف آن را طوری از سوراخها خارج کنید که با پایین گیرهٔ کاغذ تماس داشته باشند.
۵ ــ یک سر سیمهای رابط را به گیرههای کاغذ و سر دیگر را به باتری وصل کنید. هم اکنون شما یک موتور الکتریکی ساختهاید. شکل آخر (ث) نمونهٔ سادهای از موتور الکتریکی ساخته شده توسط یک دانشآموز را نشان میدهد. معمولاً برای شروع بهکار موتور، لازم است سیمپیچ را اندکی حرکت دهید.
نتیجه و علت حرکت سیمپیچ: وقتی مدار برقرار میشود، جریان الکتریکی از سیمپیچ عبور میکند و سیمپیچ دارای خاصیت مغناطیسی میشود. میدان مغناطیسی سیمپیچ با میدان آهنرباهای دائمی اطراف آن برهمکنش میکند و نیروهایی به سیمپیچ وارد میشود که باعث چرخش آن میشوند.
تراشیدن کامل روکش یک سر سیم و تراشیدن فقط نیمی از روکش سر دیگر باعث میشود جریان در زمان مناسب قطع و وصل شود و همراه با حرکت سیمپیچ، چرخش آن در یک جهت ادامه پیدا کند.
در این موتور ساده:
انرژی الکتریکی → انرژی حرکتی تبدیل میشود.
جواب سوال صفحه ۹۶ علوم هشتم
پاسخ: از حرکت چرخشی موتور میتوان در وسایل بسیار زیادی استفاده کرد؛ برای مثال: مته برقی، مخلوطکن و آبمیوهگیری، پمپ آب، جاروبرقی، ماشینهای اسباببازی، کولر و فن، چرخ خیاطی برقی و بسیاری از دستگاههای صنعتی.
در همه این موارد، موتور انرژی الکتریکی را به حرکت تبدیل میکند و این حرکت برای انجام کار مورد استفاده قرار میگیرد.
جواب آزمایش کنید صفحه ۹۶ علوم هشتم
مواد و وسایل: لولهٔ پلاستیکی (سرنگ)، سیم مسی نازک با روکش لاکی، لامپ کوچک LED، یک آهنربای کوچک قوی که بهراحتی درون لولهٔ سرنگ جا بگیرد و جابهجا شود، چسب لنت، سنباده یا چاقو و سیمهای رابط.
روش اجرا
١ــ سیم مسی نازک را به دور لولهٔ پلاستیکی سرنگ آنقدر میپیچیم تا یک سیم پیچ با ۶۰۰ دور یا بیشتر تشکیل شود.
٢ــ دو سر سیم را با کاغذ سنباده یا چاقو میتراشیم طوری که روکش لاکی سیم برداشته شود. سپس با استفاده از دو قطعه سیم رابط، دو سر سیمپیچ را به دو سر لامپ LED وصل میکنیم.
٣ــ آهنربا را در لوله (سرنگ) قرار میدهیم و سر لوله را میبندیم.
۴ــ با تکان دادن سریع لوله، آهنربا را با سرعت در لوله حرکت میدهیم. لامپ روشن میشود. شما یک مولد برق ساختهاید. چگونه میتوان نور لامپ را بیشتر کرد؟
آیا میتوانید توضیح دهید در مولدی که در این آزمایش ساختهاید چه تبدیل انرژیهایی رخ میدهد؟
برای تولید جریان بیشتر و در نتیجه افزایش روشنایی LED میتوان:۱- آهنربا را با سرعت بیشتری درون سیمپیچ حرکت داد.
۲- از آهنربای قویتری استفاده کرد.
۳- تعداد دورهای سیمپیچ را افزایش داد.تبدیل انرژی: هنگامی که لوله را با دست تکان میدهیم، انرژی حرکتی ما باعث حرکت آهنربا میشود. حرکت آهنربا نسبت به سیمپیچ موجب تولید انرژی الکتریکی میشود و LED نیز بخشی از آن را به نور و مقدار کمی گرما تبدیل میکند.
جواب فعالیت صفحه ۹۶ علوم هشتم
نمونه گزارش کامل:
۱ـ ذخیره آب: در بسیاری از نیروگاههای برقآبی، آب در پشت سد و در ارتفاع بالاتر ذخیره میشود. آب ذخیرهشده دارای انرژی پتانسیل گرانشی است.
۲ـ حرکت آب: با باز شدن مسیر، آب از ارتفاع به سمت پایین حرکت میکند و انرژی پتانسیل آن به انرژی حرکتی تبدیل میشود.
۳ـ چرخاندن توربین: آب پرسرعت به پرههای توربین برخورد میکند و باعث چرخش توربین میشود.
۴ـ چرخش مولد یا ژنراتور: محور توربین به ژنراتور متصل است. با چرخیدن توربین، بخشهای متحرک ژنراتور نیز میچرخند و با حرکت نسبی آهنربا و سیمپیچ، انرژی الکتریکی تولید میشود.
۵ـ انتقال برق: برق تولیدشده پس از تنظیم ولتاژ از طریق شبکه انتقال برق به شهرها، خانهها، کارخانهها و دیگر مصرفکنندگان فرستاده میشود.
زنجیره تبدیل انرژی:
