پلی لیست علوم تجربی پایه هشتم - فصل 9
جزوه علوم تجربی پایه هشتم – فصل 9 (3 صفحه)دانلود
فیلم و جزوه طول سال علوم پایه هشتم درس نهم – قسمت اول
علوم هشتم درس 9
فصل نهم علوم پایه هشتم در مورد الکتریسیته , رسانا و نارسانا , القای بار الکتریکی , آذرخش و تخلیه الکتریکی ,مقاومت الکتریکی ,مدار الکتریکی و جریان الکتریکی و اختلاف پتلانسیل الکتریکی است.
علوم هشتم الکتریسیته
الکتریسیته چیست؟
الکتریسیته نوعی از انرژی است که میتواند در یک مکان جمع شود و یا از یک مکان به مکان دیگر انتقال یابد. زمانیکه الکتریسیته در یک مکان جمع میشود , به آن الکتریسیته ساکن میگویند , و زمانیکه الکتریسیته از یک مکان به مکان دیگر انتقال یابد , آن را الکتریسیته جاری می نامند.
الکتریسیته ساکن چیست؟
الکتریسیته ساکن، شکلی از الکتریسیته ناشی از عدم تعادل بین بارهای مثبت و منفی در یک ماده است و زمانی رخ می دهد که الکترون ها (ذرات با بار منفی در یک اتم) از یک ماده به ماده دیگر حرکت کنند. اگر ماده دریافت کننده الکترون یا جدا شده باشد یا رسانای الکتریکی نباشد، تمایل دارد الکترون ها را نگه دارد و در نتیجه بار الکتریکی ایجاد می شود. از آنجایی که این بار حرکت نمی کند، به آن الکتریسیته ساکن می گویند. هنگامی که شرایط اجازه می دهد بار ساخته شده جریان یابد، الکتریسیته ساکن اضافی تخلیه می شود و به الکتریسیته جاری تبدیل می شود.
مثلا: اگر دو جسم به هم مالیده شوند – به خصوص اگر اجسام عایق باشند و هوای اطراف خشک باشد، مانند زمانی که پاهای شخص روی فرش حرکت می کند –( بارهای مساوی و مخالف پیدا می کنند ) و نیروی جاذبه ای بین آنها ایجاد می شود. در این مثال، اتم‌های بدن فرد، الکترون‌ها را از فرش جدا میکنند و بار مثبتی روی الیاف فرش باقی می‌گذارند. الکترون ها در اتم های بدن فرد جدا می شوند. با این حال، هنگامی که فرد به یک ماده رسانا نزدیک میشود، مانند زمانی که دستی را برای لمس دستگیره در دراز میکند، مسیری برای انتقال بار ساخته شده ظاهر میشود و الکترون‌ها ناگهان به سمت ماده رسانا می‌پرند. علاوه بر این، وقتی فرد دستش را به دستگیره در می‌برد، ممکن است برخی از تارهای مو سیخ شوند. از آنجا که مانند بارهایی که یکدیگر را دفع می کنند، الکترون های منتقل شده که در بدن تجمع می یابند به انتهای تارهای مو می روند.
الکتریسیته جاری
الکترون‌ها در هنگام حرکت انرژی الکتریکی را از یک مکان به مکان دیگر منتقل میکنند. به این حرکت جریان یا «جریان الکتریکی» میگویند.
جریان الکتریکی چگونه تولید میشود؟
بارهای الکتریکی چگونه حرکت می کنند؟
بارهای الکتریکی در یک ماده رسانا، مانند الکترون های موجود در سیم مسی، با اعمال نیروی الکتریکی خارجی از یک اتم به اتم دیگر حرکت می کنند.
پتانسیل الکتریکی الکترون‌های اتم‌ها را به سمت اتم دیگری سوق میدهد. هنگامی که اتم اولیه الکترون‌های خود را از دست میدهد، دارای بار مثبت میشود، به همین دلیل است که الکترون‌های جدیدی را از اتم‌های قبلی که دارای الکترون‌های اضافی هستند و توسط ولتاژ مدار هدایت شده‌اند، جذب میکند. به این ترتیب الکترون ها جریان می یابند و جریان الکتریکی تولید می کنند.
الکتریسیته چگونه کار می کند؟
الکتریسیته باید در یک مدار بسته حرکت کند، به این معنی که باید یک مسیر کامل را از یک مکان به مکان دیگر طی کند. وقتی چراغی را در خانه خود روشن می کنید، یک مدار را می بندید و اجازه می دهید برق به یک وسیله خاص جریان یابد. با خاموش کردن همان کلید برق، مدار را دوباره باز می کنید و جریان برق را محدود می کنید. و این روشی است که برق کار می کند.
بار های الکتریکی از کجا می آیند؟
بار الکتریکی از طریق انتقال الکترون ها ایجاد می شود. بیایید این بحث را با وضاحت بیشتر بیاموزیم.
همانطوریکه میدانیم همه اجسام از ذره های بسیار کوچکی به نام اتم ساخته شده اند. هر اتم از هسته و الکترون ساخته شده است. هسته نیز از ذره های ریزتری به نام پروتون و نوترون ساخته شده است. اندازه بار هر پروتون با اندازه بار هر الکترون برابر است. پروتون بار مثبت (+) و الکترون بار منفی (-) دارد و نوترون نیز بدون بار الکتریکی است. در اتم خنثی تعداد الکترون های هر اتم با تعداد پروتون های آن اتم برابر است.
حالا زمانی که الکترون ها به یک جسم منتقل می شوند یا از آن خارج می شوند، بار الکتریکی ایجاد می شود. از آنجایی که الکترون ها دارای بار منفی هستند، وقتی به جسمی اضافه می شوند، بار منفی پیدا می کنند. هنگامی که الکترون ها از یک جسم حذف می شوند، بار مثبت می شوند.
الکتریسیته چطور تولید میشود؟
به عبارات ساده , الکتریسیته زمانی تولید میشود که الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر حرکت میکنند. اجسام از نظر الکتریسیته خنثی هستند چون تعداد الکترون ها و پروتون های شان با هم برابر است. برای اینکه یک جسم باردار شود باید تعادل بین پروتون ها و الکترون ها را از بین ببریم. که این عمل را میتوانیم توسط 1. رسانش 2. اصطکاک و 3. القای بار الکتریکی انجام بدهیم.
رسانا و نارسانا
رسانا
هر ماده که جریان الکتریکی را به خوبی از خود عبور بدهد, رسانا گویند. مثلا یک سیم فلزی یک رسانای الکتریکی است.
بیشتر فلزات رسانای عالی هستند! آب خالص در واقع یک عایق است، هنگامی که آب با چیزهایی مانند نمک، انسان و غیره تماس پیدا می کند، آلوده می شود. به همین دلیل، یون های آزاد در آب هستند که آب را رسانا می کنند. رسانایی با رطوبت و دما تغییر می کند.
نا رسانا
موادی که نتواند جریان الکتریکی را از خود عبور دهد , و یا به طور ضعیف منتقل کند نارسانای الکتریکی گفته میشود.
موادی مانند نوار چسب، چسب حرارتی، کاغذ، پلاستیک عایق هایی هستند که اجازه نمی دهند الکترون ها جریان پیدا کنند.
القای بار الکتریکی
باردار ساختن اجسام بدون برخورد دو جسم با همدیگر را گویند. یعنی بدون لمس اجسام در این روش باردار میشوند. این روش را برای باردار کردن اجسام رسانا استفاده میکنیم.
فرآیند باردار شدن یک جسم رسانا از طریق القای جایی است که ذره باردار در نزدیکی یک ماده رسانا بدون بار که روی یک ماده با بار خنثی روی زمین قرار گرفته است , نگه داشته می شود. بار بین دو جسم جریان می یابد و ماده رسانا بدون بار، باری با قطبیت مخالف ایجاد می کند.
القایی بار الکتریکی با استفاده از یک میله با بار مثبت:
دو کره فلزی A و B را روی سکوهای عایق قرار دهید و آنها را به هم نزدیک کنید.
یک میله با بار مثبت را به یکی از کره ها، مثلا A، نزدیک کنید، اما اجازه ندهید که آن را لمس کند.
این کار سبب میشود بار الکتریکی منفی در کره نزدیکتر به بارمثبت ایجاد شود و بارهای مثبت در کره دیگر که از میله بار دار مثبت دور است تجمع کنند
حالا دو کره‌ای که در ابتدا در تماس با یکدیگر بودند از هم دور کرده و در نهایت میله باردار را از کره دور میکنیم. به این ترتیب یکی از کره‌ها دارای بار مثبت و کره دیگر دارای بار منفی میشود.
این به عنوان القایی بار الکتریکی شناخته می شود. برخلاف بار دار کردن اجسام با روش رسانا، میله شیشه ای با بار مثبت هیچ یک از بارهای خود را از دست نمی دهد.
اصطکاک
روش باردار کردن اجسام با اصطکاک شامل مالش یک ذره به ذره دیگر که در نتیجه الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر انتقال میکند و جسم باردار میشود, میباشد. در اجسام نارسانا بیشتر از این روش استفاده میشود.
حل مسئله اهم علوم هشتم
انرژی پتانسیل الکتریکی
وقتی ما از الکتریسیته برای تغذیه مدارها و ابزارهای خود استفاده می کنیم، واقعاً انرژی را تغییر می دهیم. مدارهای الکترونیکی باید قادر به ذخیره انرژی و انتقال آن به اشکال دیگر مانند گرما، نور یا حرکت باشند. انرژی ذخیره شده یک مدار را انرژی پتانسیل الکتریکی می نامند.
انرژی بالقوه (پتانسیل)؟
برای درک انرژی پتانسیل باید انرژی را به طور کلی درک کنیم. انرژی به عنوان توانایی یک جسم برای انجام کار بر روی یک جسم دیگر تعریف می شود، که به معنای جابجایی آن جسم در فاصله ای است. انرژی به اشکال مختلفی وجود دارد، برخی را میتوانیم ببینیم (مانند مکانیکی) و برخی دیگر را نمی‌توانیم (مانند شیمیایی یا الکتریکی). صرف نظر از اینکه انرژی در چه شکلی است، انرژی در یکی از دو حالت وجود دارد: جنبشی یا پتانسیل.
یک جسم زمانی که در حال حرکت است انرژی جنبشی دارد. مقدار انرژی جنبشی یک جسم به جرم و سرعت آن بستگی دارد. از طرف دیگر انرژی بالقوه انرژی ذخیره شده ای است که جسم در حالت استراحت است. توضیح می دهد که اگر جسم به حرکت درآید چقدر کار می تواند انجام دهد. این انرژی است که ما می توانیم به طور کلی کنترل کنیم. وقتی جسمی به حرکت در می‌آید، انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل میشود.
اختلاف پتانسیل الکتریکی چیست؟
اختلاف پتانسیل الکتریکی به عنوان ولتاژ نیز شناخته می شود. اختلاف پتانسیل الکتریکی، کاری است که به ازای هر واحد بار برای جابجایی یک واحد بار از نقطه ای به نقطه دیگر در میدان الکتریکی انجام می شود. اختلاف پتانسیل الکتریکی معمولاً به عنوان اختلاف ولتاژ شناخته می شود. توپی را تصور کنید که در ارتفاعی نشسته باشد، آیا مقداری انرژی در توپ وجود خواهد داشت؟ بله، انرژی را انرژی بالقوه می نامند و اگر توپ از یک نقطه A به ارتفاع B انداخته شود، توپ همیشه از پتانسیل گرانشی بالاتر به پایین تر سقوط می کند، آنگاه در هر دو انرژی تفاوت وجود دارد. تفاوت پتانسیل الکتریکی مشابه این مفهوم است. انرژی در اختیار بارهای الکتریکی به عنوان انرژی الکتریکی شناخته می شود. بار با پتانسیل بالاتر انرژی پتانسیل بیشتری خواهد داشت و بار با پتانسیل کمتر انرژی پتانسیل کمتری خواهد داشت. جریان همیشه از پتانسیل بالاتر به پتانسیل پایین تر حرکت می کند. تفاوت این انرژی ها در واحد بار به عنوان اختلاف پتانسیل الکتریکی شناخته می شود. برای ایجاد الکتریسیته و جریان برق، همیشه اختلاف پتانسیل مورد نیاز است که توسط یک باتری یا یک سلول حفظ می شود.
اختلاف پتانسیل الکتریکی توسط یک ولت متر اندازه گیری می شود که به موازات دستگاهی که ولتاژ آن اندازه گیری می شود اعمال می شود.
برق چگونه جریان می یابد؟
برای اینکه بفهمیم الکتریسیته چگونه جریان دارد، باید با اصول اولیه شروع کنیم. الکتریسیته جریان بار الکتریکی است که در بیشتر شرایط خانگی به معنای حرکت الکترون ها از طریق یک هادی است. این الکترون ها از مناطق دارای بار منفی به مناطق دارای بار مثبت حرکت می کنند و جریان الکتریکی ایجاد می کنند.
نقش الکترون ها
در مواد رسانا، مانند فلزات، برخی از الکترون ها آزادانه حرکت می کنند. این الکترون ها به هیچ اتم خاصی متصل نیستند و می توانند از یک اتم به اتم دیگر حرکت کنند. هنگامی که یک ولتاژ یا اختلاف پتانسیل را بر روی هادی اعمال می کنید، یک میدان الکتریکی ایجاد می کند. این میدان نیرویی بر این الکترون های آزاد وارد می کند و آنها را از طریق هادی به حرکت در می آورد. این جریان الکترون ها همان چیزی است که ما از آن به عنوان الکتریسیته یاد می کنیم.
جریان الکتریکی
دو ظرفى را در نظر بگيريد كه توسط يك نل باهم وصل شده باشند، طوریكه يك ظرف در محل بلند و ظرف ديگر نسبت به آن پایینتر گذاشته باشد. اگر در ظرفى كه بلند گذاشته شده است آب بريزيد، آب به ظرفى كه پايين گذاشته شده است جارى خواهد شد. چرا؟ زيرا كه تفاوت ارتفاع بين دو ظرف در حقيقت تفاوت انرژى پتانسیل بين دو ظرف را نشان میدهد و سبب جارى شدن آب میگردد. به عين ترتيب اگر در انجام های یک رسانا تفاوت پتانسیل الکتریکی تطبیق گردد كه اين تفاوت توسط باترى يا منبع ديگرى تهيه می گردد،از رسانا شارژ های برقى عبور مینمايد. اگر در اين حالت يك مقطع عرضی رسانا در نظر گرفته شود، در زمان t , از این مقطع شارژ q عبور مینماید. عبورشارژهاى الکتریکی از هر مقطع عرضى یک رسانا عبارت از جريان الکتریکی میباشد. و آ ن را توسط حرف I نشان میدهند.
یعنی :
واحد جريان برق آمپر است و با (A) نشان داده میشود. مطابق قرار داد جهت مثبت جريان در يك مدار از قطب مثبت به طرف قطب منفى قبول گرديده است.
مدارها
برای اینکه الکترون ها جریان داشته باشند، باید یک مسیر یا مدار کامل وجود داشته باشد. به طور خاص، مدار باید از منبع بار منفی، از طریق رسانا، و به منبع بار مثبت برگردد. ساده ترین نسخه این لامپ، باتری، سوئیچ و سیم است. اگر کلید را ببندید، مدار کامل است و ترمینال منفی باتری الکترون ها را دفع می کند (مانند دفع بارها) و آنها را از طریق سیم به لامپ می فرستد. در نتیجه، لامپ روشن می شود و الکترون ها به ترمینال مثبت ادامه می دهند. هنگامی که کلید باز است، مدار کامل نیست و برق از سیم ها عبور نمی کند.
مقاومت الکتریکی
مقاومت الکتریکی مانعی است که توسط ماده در جریان یا جریان بار از طریق ماده ایجاد می شود. بنابراین، هر چه مقاومت بیشتر باشد، مقدار جریان عبوری از آن کمتر است. به موادی که به راحتی جریان الکتریکی را هدایت می کنند رسانا می گویند و مقاومت الکتریکی بسیار کمی دارند، برعکس به موادی که به راحتی جریان الکتریکی را رسانا نمی کنند عایق می گویند و مقاومت بسیار بالایی دارند.
مقاومت الکتریکی خاصیت فیزیکی مواد است و یکی از مهمترین خواص مواد است زیرا برای تولید گرما استفاده می شود و کاربردهای مختلفی در زندگی روزمره ما دارد. بیایید آن را به طور رسمی اینگونه تعریف کنیم:
تعریف مقاومت الکتریکی
خاصیت یک هادی الکتریکی برای مخالفت (مقاومت) در برابر جریان الکتریکی به عنوان مقاومت الکتریکی شناخته می شود. همه مواد دارای مقاومت الکتریکی خاص خود هستند. توسط R نشان داده شده میشود.
واحد مقاومت الکتریکی
واحد مقاومت SI اهم Ω (حرف یونانی امگا) است. این نام به افتخار فیزیکدان آلمانی، گئورگ سیمون اهم، که قانون اهم و رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت را ارائه کرد، گرفته شد. یک اهم به عنوان مقاومت رسانایی تعریف می شود که در آن جریان یک آمپر با اعمال ولتاژ یک ولت در آن جریان می یابد.
فرمول مقاومت
گئورگ سیمون اهم فیزیکدان آلمانی بود که قانونی را ارائه کرد که به قانون اهم معروف است. طبق قانون اهم، جریانی که از یک هادی می گذرد، با اختلاف پتانسیل آن نسبت مستقیم دارد.
V=IR
تصویر اضافه شده در زیر مداری با جریان I، ولتاژ V و مقاومت R را نشان می دهد.
در یک مدار، هر چه مقاومت الکتریکی را بیشتر کنیم، جریان الکتریکی در مدار کمتر می شود و هر چه ولتاژ دو سر مدار را زیادتر کنیم، جریان زیادتری از مقاومت الکتریکی می گذرد.
در این فیلم آموزشی در اپ و سایت آموزش ملی , استاد محمودی بر علاوه تدریس درسنامه , سوالات درس 9 علوم هشتم را نیز حل نموده است.
خلاصه درس 9 علوم هشتم
الکتریسیته حرکت بار است و حامل های بار را الکترون می نامند. الکتریسیته نوعی انرژی است. الکتریسیته جریان الکترون هایی است مانند پریدن الکترون ها از جایی به جای دیگر مانند گذراندن دست روی فرش. که الکتریسیته ساکن نامیده می شود. اگر حامل های بار از طریق یک محیط منفرد مانند یک سیم جریان داشته باشند، جریان الکتریسیته جریان نامیده می شود.
برق چگونه کار می کند؟
برق باید در یک مدار بسته حرکت کند، به این معنی که باید یک مسیر کامل را از یک مکان به مکان دیگر طی کند. وقتی چراغی را در خانه خود روشن می کنید، یک مدار را می بندید و اجازه می دهید برق به یک وسیله خاص جریان یابد. با خاموش کردن همان کلید برق، مدار را دوباره باز می کنید و جریان برق را محدود می کنید. و این روشی است که برق کار می کند.