تدریس فصل اول فیزیک یازدهم تجربی – گام به گام فصل 1

جواب فصل اول فیزیک یازدهم تجربی

جواب صفحه به صفحه فصل 1 فیزیک یازدهم تجربی

جواب پرسش صفحه 3 فیزیک یازدهم تجربی

چرا وقتی روکش پلاستیکی را روی یک ظرف غذا می‌کشید و آن را در لبه‌های ظرف فشار می‌دهید، روکش در جای خود ثابت باقی می‌ماند؟

پاسخ: زمانی که پلاستیک را روی ظرف می‌مالیم، الکترون‌ها از ظرف به پلاستیک منتقل می‌شوند و باعث می‌شود هر دو جسم بار الکتریکی پیدا کنند. این بار باعث جذب متقابل پلاستیک و ظرف شده و آن‌ها به هم می‌چسبند.

جواب تمرین صفحه 4 فیزیک یازدهم تجربی

عدد اتمی اورانیومZ=92  است. بار الکتریکی هستهٔ اتم اورانیم چقدر است؟ مجموع بار الکتریکی الکترون‌های اتم اورانیم (خنثی) چه مقدار است؟ بار الکتریکی اتم اورانیم (خنثی) چقدر است؟

پاسخ:

 

جواب فعالیت صفحه 5 فیزیک یازدهم تجربی

مطابق شکل، دو نیِ پلاستیکی را از نزدیکی یک انتهای آنها خم کنید و پس از مالش دادن با پارچه‌ای پشمی نزدیک یکدیگر قرار دهید. اگر نی‌ها به خوبی باردار شده باشند، نیروی دافعهٔ آنها را می‌توانید به وضوح بر روی انگشتان خود حس کنید. 

پاسخ: وقتی نی‌ها را با پارچه‌ی پشمی می‌مالیم، هر دو بار منفی یکسانی پیدا می‌کنند و چون بارهای همنام یکدیگر را دفع می‌کنند، نیروی دافعه‌ای ایجاد می‌شود که آن را در انگشتان احساس می‌کنیم

جواب پرسش صفحه ۸ فیزیک یازدهم تجربی

سه ذرّه باردار مانند شکل زیر، روی یک خط راست قرار دارند و فاصلهٔ بارهای سمت راست و چپ از بار میانی برابر است.

الف) جهت نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار الکتریکی میانی را تعیین کنید.

پاسخ: بار موجود در سمت راست، بر بار میانی نیروی دافعه‌ای به سمت چپ وارد می‌کند و در همان زمان، بار سمت چپ نیز نیروی جاذبه‌ای به سمت چپ بر بار میانی اعمال می‌کند. بنابراین، مجموع یا برآیند این دو نیرو در جهت چپ خواهد بود.

ب) اگر ذرّه سمت راست به جای q، بار −q داشته باشد، جهت نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار میانی چگونه خواهد بود؟ 

پاسخ: اگر ذره‌ی سمت راست نیز دارای بار منفی باشد، هر دو بارِ طرفین (چپ و راست) سعی می‌کنند بار میانی را به سمت خود بکشند؛ در نتیجه نیروهایی در جهت‌های مخالف بر آن وارد می‌شود و حاصل جمع یا برآیند این نیروها صفر خواهد بود.

جواب تمرین صفحه 9 فیزیک یازدهم تجربی

در مثال ۱ــ ۳ ، نیروی خالص وارد بر بار q₂ را به دست آورید.

پاسخ:

 جواب پرسش صفحه 9 فیزیک یازدهم تجربی

سه ذرّه باردار مطابق شکل زیر، در سه گوشه یک مربع قرار دارند.

الف) جهت نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار سمت راست پایینی را تعیین کنید.

پاسخ: بار منفی، بر بار مورد نظر نیروی جاذبه‌ای به سمت بالا وارد می‌کند و در همان زمان، بار موجود در سمت چپ نیروی دافعه‌ای به سوی راست بر آن اثر می‌گذارد. در نتیجه، برآیند این دو نیرو که با رنگ آبی مشخص شده، در جهتی بین بالا و راست قرار می‌گیرد.

ب) اگر ذرّهٔ سمت چپ پایینی به جای qq، بار −q−q داشته باشد، جهت نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار سمت راست پایینی چگونه خواهد بود؟

پاسخ: اگر بار سمت چپ منفی باشد، هر دو بار موجود بر بار مثبت نیروی جاذبه وارد می‌کنند و در نتیجه، برآیند این دو نیرو که با رنگ آبی مشخص شده است، در جهت بین آن دو نیرو قرار می‌گیرد.

جواب تمرین صفحه 10 فیزیک یازدهم تجربی

در مثال ۱-۴
الف) اگر علامت بار q3 تغییر کند جهت نیروی برایند وارد بر بارq1  چگونه خواهد شد؟

پاسخ: جهت نیروی برایند وارد بر q۱ به شکل زیر می شود:

خیر، زیرا از آن‌جایی که اندازه، زاویه و فاصله‌ی میان بارها ثابت مانده است، مقدار نیروی برآیند وارد بر بار q1 نیز بدون تغییر باقی می‌ماند.

ب) اگر علامت بار q2 تغییر کند، جهت نیروی برایند وارد بر بار q1 چگونه خواهد شد؟

پاسخ: جهت نیروی برآیند دچار تغییر شده است، اما چون اندازه و فاصله‌ی میان بارها ثابت مانده، مقدار نیروی وارد بر آن تغییری نمی‌کند.

پ) آیا اندازه نیروی برایند وارد بر بار q۱ در قسمت‌های الف و ب با مقدار به دست آمده در مثال ۱-۴ متفاوت است؟

پاسخ: خیر، زیرا اندازه، زاویه و فاصله‌ی میان بارها ثابت است؛ بنابراین شدت نیروی برآیند وارد بر بار q₁ تغییری نخواهد کرد.پ

جواب تمرین صفحه 13 فیزیک یازدهم تجربی

طبق مدل بور برای اتم هیدروژن، در حالت پایه فاصلهٔ الکترون از پروتون هسته برابر با m‌‌‌‌‎ـ ^۱۱– ۱۰×۵/۳ است.
الف) اندازه میدان الکتریکی ناشی از پروتون هسته را در این فاصله تعیین کنید.

پاسخ: مقدار میدان الکتریکی ایجادشده توسط یک ذره‌ی باردار در فاصله‌ی مشخصی از آن، با استفاده از رابطه‌ی زیر محاسبه می‌شود:

ب) در چه فاصله‌ای از پروتون هسته، بزرگی میدان الکتریکی برابر با بزرگی میدان الکتریکی حاصل از مولد وان دوگراف مثال پیش در فاصله 1/.mاز مرکز کلاهک آن است؟

پاسخ:

جواب تمرین صفحه 15 فیزیک یازدهم تجربی

شکل زیر، آرایشی از دو بار الکتریکی هم اندازه و غیرهمنام (دوقطبی الکتریکی) را نشان می‌دهد که در آن فاصله دو بار از هم 6/0cm  است. میدان الکتریکی خالص را در نقطه‌ های O و M به دست آورید.

پاسخ:

جواب پرسش صفحه 15 فیزیک یازدهم تجربی

با توجه به شکل زیر توضیح دهید چرا یک میله باردار، خرده های کاغذ را می رباید؟

پاسخ: هنگامی که یک میله با بار مثبت به خرده‌های کاغذ نزدیک می‌شود، الکترون‌های موجود در کاغذ (که بارهای منفی هستند) به سمت میله کشیده می‌شوند. این گرایش بارهای منفی به سمت میله، باعث ایجاد جاذبه بین کاغذ و میله شده و در نتیجه کاغذ به سمت میله جذب می‌گردد.

جواب تمرین صفحه 16 فیزیک یازدهم تجربی

تمرین 6-1

میدان الکتریکی خالص حاصل از آرایش بار مثال ۱-۸ را در نقطه A تعیین کنید.

 پاسخ: در نقطه‌ی A نیز همانند نقطه‌ی O عمل می‌کنیم. چون هر دو بار الکتریکی در فاصله‌ی ۳ متری از نقطه‌ی A قرار دارند، شدت میدان‌های ایجادشده در آن نقطه برابر است، اما جهت آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد؛ همان‌طور که در تصویر دیده می‌شود.

جواب پرسش صفحه 18 فیزیک یازدهم تجربی

پرسش 5 -1

به نظر شما چرا خطوط میدان الکتریکی برایند هرگز یکدیگر را قطع نمیکنند؟

پاسخ: فرض کنیم خطوط میدان در نقطه‌ای همدیگر را قطع کنند؛ در این صورت در آن نقطه دو جهت متفاوت برای میدان الکتریکی وجود خواهد داشت. بنابراین اگر بار آزمون را در آن نقطه قرار دهیم، باید هم‌زمان در دو جهت حرکت کند، که از نظر فیزیکی غیرممکن است. پس نتیجه می‌گیریم خطوط میدان الکتریکی هیچ‌گاه یکدیگر را قطع نمی‌کنند.

جواب پرسش صفحه 19 فیزیک یازدهم تجربی

پرسش 5-1

پاسخ: نیروی وارد بر یک بار منفی در جهتی مخالف با جهت میدان الکتریکی است؛ زیرا در هر نقطه، میدان الکتریکی بر امتداد خط میدان و مماس بر آن قرار دارد.

­جواب فعالیت صفحه 19 فیزیک یازدهم تجربی

تولید مثل برخی از گل‌ها به زنبورهای عسل وابسته است. گرده‌ها به واسطهٔ میدان الکتریکی، از یک گل به زنبور و از زنبور به گل دیگر منتقل می‌شوند. در این باره تحقیق کنید.

پاسخ: زنبورهای عسل وقتی پرواز می‌کنند، معمولاً دارای بار مثبت می‌شوند. وقتی به گرده‌ی گل که باردار نیست نزدیک می‌شوند، میدان الکتریکی زنبور باعث می‌شود در گرده بار منفی ایجاد شود. چون بارهای ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند، گرده به سمت زنبور کشیده می‌شود و به موهای بدن زنبور می‌چسبد.

وقتی زنبور به گل دیگری می‌رود، بارهای منفی را روی کلاله‌ی آن گل القا می‌کند. در این حالت، اگر نیروی کشش کلاله بر گرده بیشتر از نیروی نگهدارنده زنبور باشد، گرده از بدن زنبور جدا شده و روی کلاله می‌نشیند. به این ترتیب، عمل گرده‌افشانی میان گل‌ها انجام می‌شود.

جواب تمرین صفحه 19 فیزیک یازدهم تجربی

روی سطح بادکنکی به جرم  10/0gبار الکتریکی -200Nc  ایجاد میکنیم و آن را در یک میدان الکتریکی قرار میدهیم. بزرگی و جهت این میدان الکتریکی را در صورتیکه بادکنک معلق بماند، تعیین کنید. اندازه نیروی شناوری روبه بالای وارد بر بادکنک را 0/050N فرض کنید.

پاسخ:

جواب فعالیت صفحه 19 فیزیک یازدهم تجربی

رسوب دهندهٔ الکتروستاتیکی (ESP) دود و غبار را از گازهای زائدی که از دودکش کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها بالا می‌آید جدا می‌سازد. رسوب دهنده‌ها انواع مختلفی دارند. در مورد اساس کار این رسوب دهنده‌ها تحقیق کنید. شکل‌های روبه رو تأثیر رسوب دهنده را در کاهش آلودگی هوای ناشی از یک دودکش نشان می‌دهد.

پاسخ: وسیله‌ای که در خروجی دودکش کارخانه‌ها برای تصفیه‌ی دود و جلوگیری از آلودگی هوا به‌کار می‌رود، رسوب‌دهنده الکتریکی نام دارد. این دستگاه از یک توری فلزی نازک با بار مثبت و دو صفحه فلزی متصل به زمین با بار منفی ساخته شده است.

زمانی که دود و ذرات گردوغبار از میان توری فلزی عبور می‌کنند، بار مثبت می‌گیرند. سپس این ذرات باردار به سمت صفحات منفی کشیده می‌شوند و به دلیل نیروی جاذبه بین بارهای مخالف، بر روی آن‌ها می‌نشینند. در نتیجه، بخش زیادی از آلودگی موجود در دود به‌صورت ذرات جامد روی تیغه‌ها رسوب می‌کند و هوا تا حد زیادی پاک‌تر از دودکش خارج می‌شود.

برای حفظ کارایی دستگاه، تیغه‌ها هر چند روز یک‌بار با ضربه‌ی چکش مخصوص که بخشی از سیستم فیلتر است، تکان داده می‌شوند تا ذرات جمع‌شده جدا شده و دستگاه دوباره آماده‌ی استفاده گردد.

جواب پرسش صفحه 21 فیزیک یازدهم تجربی

پاسخ:

الف)

مبنای علامت‌گذاری کار نیروی الکتریکی این است که اگر جابه‌جایی هم‌جهت با نیروی الکتریکی باشد، کار انجام‌شده مثبت محسوب می‌شود؛ اما اگر جابه‌جایی در جهت مخالف نیرو باشد، کار منفی خواهد بود.

با توجه به وضعیت‌های نشان‌داده‌شده در شکل‌ها، بنابراین:

• در شکل الف کار مثبت است.
• در شکل ب کار منفی است.
• در شکل پ کار منفی است.
• در شکل ت کار مثبت است.

ب)

رابطه‌ی کار نیروی الکتریکی با تغییر انرژی پتانسیل به این صورت است: وقتی کار نیروی الکتریکی مثبت باشد، نتیجه‌اش این است که انرژی پتانسیل الکتریکی کاهش پیدا می‌کند؛ و اگر کار نیروی الکتریکی منفی باشد، انرژی پتانسیل افزایش می‌یابد.

پس با در نظر گرفتن علامت کار در هر شکل، نتیجه می‌شود:

• در شکل الف انرژی پتانسیل کاهش می‌یابد.
• در شکل ب انرژی پتانسیل افزایش می‌یابد.
• در شکل پ انرژی پتانسیل افزایش می‌یابد.
• در شکل ت انرژی پتانسیل کاهش می‌یابد.

جواب تمرین صفحه 21 فیزیک یازدهم تجربی

در مثال ۱-۱۰ اگر جای قطب‌های باتری عوض شود و پروتون را در نقطه A از حالت سکون رها کنیم، پروتون با چه تندی‌ای به نقطه B می‌رسد؟

پاسخ:

اگر محل قطب‌های مثبت و منفی جابه‌جا شود، جهت نیروی الکتریکی تغییر کرده و پروتون تحت تأثیر آن به سمت راست حرکت می‌کند، در این حالت خواهیم داشت:

جواب تمرین صفحه 23 فیزیک یازدهم تجربی

تمرین 9 -1

الف) نشان دهید در یک میدان الکتریکی یکنواخت، با حرکت در سوی خطوط میدان، بدون توجه به نوع بار، پتانسیل الکتریکی کاهش می‌یابد و بالعکس با حرکت در خلاف جهت خطوط میدان، بدون توجه به نوع بار، پتانسیل الکتریکی افزایش می‌یابد.

پاسخ:

این سوال یک بار برای بار مثبت و بار دیگر برای بار منفی حل می کنیم.

اگر بار مثبت q را از نقطه A تا نقطه B جا به جا کنیم، با توجه به این که نیروی الکتریکی وارد بر بار مثبت هم جهت با میدان است، کار میدان الکتریکی برابر است با:

اگر بار منفی q را از نقطه A تا نقطه B جا به جا کنیم، با توجه به این که نیروی الکتریکی وارد بر بار منفی در خلاف جهت میدان است، کار میدان الکتریکی برابر است با:

نتیجه:

در هر دو حالت V_B < V_A  می باشد، این یعنی پتانسیل الکتریکی در جهت میدان کاهش می یابد، و به علامت بار منتقل شده بستگی ندارد.

پاسخ: در نتیجه مشاهده می‌شود که چه بار مثبت باشد و چه منفی، اگر در راستای میدان الکتریکی جابه‌جا شود، مقدار پتانسیل الکتریکی کاهش می‌یابد.

ب) نشان دهید در میدان الکتریکی یکنواخت، با حرکت در جهت عمود بر خطوط میدان، پتانسیل الکتریکی تغییر نمی‌کند.

پاسخ: از آن‌جا که نیروی وارد بر بار الکتریکی همیشه در امتداد خطوط میدان الکتریکی است، در صورتی‌که جابه‌جایی در مسیر عمود بر میدان انجام گیرد، تغییر پتانسیل الکتریکی مطابق رابطه‌ی زیر خواهد بود:

بنابراین، هنگام حرکت بار در راستای عمود بر میدان الکتریکی، تغییر پتانسیل الکتریکی برابر با صفر است.

جواب تمرین صفحه 24 فیزیک یازدهم تجربی

تمرین 10 -1

اگر پایانه مثبت یک باتری ۱۲ ولتی را مرجع پتانسیل درنظر بگیریم، پتانسیل پایانهٔ منفی آن چند ولت خواهد شد؟

پاسخ: گر پایانه مثبت مرجع باشد ، یعنی V+=0 خواهیم داشت :

جواب فعالیت صفحه 24 فیزیک یازدهم تجربی

عمل مغز اساساً برمبنای کنش‌ها و فعالیت‌های الکتریکی است. سیگنال‌های عصبی چیزی جز عبور جریان‌های الکتریکی نیست. مغز این سیگنال‌ها را دریافت می‌کند و اطلاعات به صورت سیگنال‌های الکتریکی در امتداد اعصاب گوناگون منتقل می‌شوند. هنگام انجام هر عمل خاصی، سیگنال‌های الکتریکی زیادی تولید می‌شوند. این سیگنال‌ها حاصل کنش الکتروشیمیایی در یاخته‌های عصبی موسوم به نورون هستند. درباره چگونگی کار نورون‌ها تحقیق و به کلاس گزارش کنید.

پاسخ:

نورون‌ها سلول‌های عصبی‌ای هستند که مسئول دریافت، انتقال و پردازش پیام‌های الکتریکی در بدن می‌باشند. هر نورون از سه بخش اصلی تشکیل شده است: دندریت‌ها، جسم سلولی و آکسون.

دندریت‌ها پیام‌های عصبی را از نورون‌های دیگر دریافت می‌کنند و آن را به جسم سلولی می‌فرستند. در جسم سلولی پردازش اولیه پیام انجام می‌شود و سپس از طریق آکسون، پیام به نورون بعدی یا اندام هدف منتقل می‌شود.

فعالیت نورون‌ها بر پایه اختلاف پتانسیل الکتریکی بین درون و بیرون غشای آن‌ها است. در حالت استراحت، درون نورون دارای بار منفی‌تر از بیرون آن است (حدود ۷۰- میلی‌ولت). وقتی نورون تحریک می‌شود، غشای آن به یون‌های سدیم نفوذپذیرتر می‌شود و یون‌های سدیم به داخل سلول وارد می‌شوند؛ در نتیجه بار الکتریکی داخل سلول مثبت‌تر می‌شود. این تغییر ناگهانی را پتانسیل عمل می‌نامند.

پتانسیل عمل به‌صورت موجی در طول آکسون حرکت می‌کند و در انتهای آکسون باعث آزاد شدن مواد شیمیایی به نام نوروترانسمیترها در فضای بین دو نورون (سیناپس) می‌شود. این مواد شیمیایی پیام را به نورون بعدی منتقل می‌کنند.

به این ترتیب، ارتباط بین میلیارد ها نورون از طریق جریان‌های الکتریکی و پیام‌های شیمیایی برقرار می‌شود و مغز می‌تواند حرکات، احساسات، تفکر و حافظه را کنترل کند.

جواب فعالیت صفحه 26 فیزیک یازدهم تجربی

در شکل شخصی را داخل یک قفس توری فلزی می‌بینید که نوعی از قفس فاراده است. در مورد قفس فاراده و کاربردهایش تحقیق و به کلاس گزارش کنید.

پاسخ:

قفس فاراده چیست و چه کاربردی دارد؟

قفس فاراده (Faraday Cage) ساختاری فلزی یا توری‌شکل است که از ورود و خروج میدان‌های الکتریکی به داخل خود جلوگیری می‌کند. این قفس به افتخار دانشمند انگلیسی «مایکل فاراده» نام‌گذاری شده است که در قرن نوزدهم آزمایشی انجام داد و نشان داد اگر فردی درون قفسی فلزی قرار گیرد، حتی در صورت تماس قفس با بار الکتریکی زیاد، شخص داخل آن آسیبی نمی‌بیند.

دلیل این پدیده آن است که بارهای الکتریکی روی سطح بیرونی قفس پخش می‌شوند و در داخل قفس، میدان الکتریکی خنثی می‌شود.

ب) تحقیق کنید چرا معمولاً شخصی که در داخل اتومبیل یا هواپیماست از خطر آذرخش در امان می‌ماند.

پاسخ:

وقتی آذرخش یا صاعقه به خودرو یا هواپیما برخورد می‌کند، معمولاً افرادی که در داخل آن هستند آسیب نمی‌بینند. دلیل این پدیده، اثر قفس فاراده است.

بدنه‌ی فلزی خودرو یا هواپیما مانند یک قفس رسانا عمل می‌کند. وقتی صاعقه به آن برخورد می‌کند، بارهای الکتریکی و جریان برق از سطح بیرونی فلز عبور کرده و در اطراف بدنه پخش می‌شوند، بدون اینکه وارد فضای داخلی شوند. به این ترتیب، میدان الکتریکی درون خودرو یا هواپیما تقریباً صفر می‌شود و افراد درون آن در امان می‌مانند.

البته باید توجه داشت که این حفاظت زمانی کامل است که با قسمت‌های فلزی داخلی (مثل فرمان یا درهای فلزی) تماس مستقیم نداشته باشید.

نتیجه:
خودرو و هواپیما در زمان برخورد صاعقه مانند قفس فاراده عمل می‌کنند و مسیر عبور جریان برق را از بیرون بدنه فراهم می‌سازند، بنابراین سرنشینان درون آن‌ها از خطر برق‌گرفتگی محفوظ می‌مانند.

پ) با اعضای گروه خود آزمایش‌های دیگری را طراحی و اجرا کنید که نشان دهد بار اضافی داده شده به رسانا، روی سطح خارجی آن قرار می‌گیرد.

پاسخ:

آزمایش: استفاده از بالون و قوطی آلومینیومی

مواد مورد نیاز: بالون، قوطی آلومینیومی خالی، مو یا پارچه‌ی پشمی.
روش اجرا:

بالون را با پارچه‌ی پشمی مالش دهید تا بار منفی پیدا کند.

قوطی آلومینیومی را روی یک سطح صاف بگذارید و بالون را نزدیک آن بیاورید بدون تماس مستقیم.

مشاهده کنید که قوطی به سمت بالون حرکت می‌کند.

حالا قوطی را سوراخ کنید یا داخل آن یک تکه کاغذ کوچک قرار دهید و دوباره آزمایش را انجام دهید. خواهید دید که بار بالون فقط روی سطح خارجی قوطی اثر می‌کند و داخل آن بدون تغییر باقی می‌ماند.

نتیجه: بار اضافی به سطح خارجی رسانا منتقل می‌شود و داخل آن تقریباً بدون بار باقی می‌ماند.

جواب تمرین صفحه 27 فیزیک یازدهم ریاضی

در شکل ۱-۲۷ الف) با فرض آنکه بار +q در ابتدا و انتهای جابه جایی ساکن باشد، آیا کار نیروی دست، مثبت است یا منفی؟

پاسخ: مثبت، چونکه نیروی دست با جا به جایی هم جهت است.

ب) آیا بار +q به نقطه‌ای با پتانسیل بیشتر حرکت کرده است یا به نقطه‌ای با پتانسیل کمتر؟ توضیح دهید.

پاسخ: به نقطه‌ای با پتانسیل بالاتر جابه‌جا شده است، زیرا هنگام حرکت در خلاف جهت میدان الکتریکی، مقدار پتانسیل افزایش می‌یابد. در این حالت، کاری که نیروی دست انجام می‌دهد به‌صورت انرژی پتانسیل الکتریکی در بار ذخیره می‌شود.

 جواب فعالیت صفحه 31 فیزیک یازدهم ریاضی

در مورد برق گیرهای ساختمان تحقیق کنید و بررسی کنید آنها چگونه ساختمان‌ها را از گزند آذرخش در امان نگه می‌دارند.

پاسخ:

برق‌گیر وسیله‌ای فلزی است که روی پشت‌بام ساختمان نصب می‌شود تا هنگام برخورد آذرخش، برق آن را به زمین هدایت کند و از آسیب به ساختمان جلوگیری کند.
این دستگاه از میله فلزی نوک‌تیز، سیم هادی و میله اتصال به زمین تشکیل شده است.
وقتی صاعقه به ساختمان نزدیک می‌شود، برق‌گیر برق را جذب کرده و از راه سیم، آن را به زمین می‌فرستد.
به این ترتیب، از آتش‌سوزی، خرابی وسایل برقی و خطر برق‌گرفتگی جلوگیری می‌شود.

جواب پرسش صفحه 31 فیزیک یازدهم تجربی

در شکل زیر صفحه‌های باردار یک خازن تخت را که بین آنها هواست، به ولت‌سنج وصل می‌کنیم. با وارد کردن دی‌الکتریک در بین صفحه‌ها، اختلاف پتانسیل دو صفحه کاهش می‌یابد. علت آن را توضیح دهید. (توجه کنید که این آزمایش با بیشتر ولت سنج‌های معمولی و رایج ممکن نیست.)

پاسخ:

با قرار دادن دی‌الکتریک بین صفحات خازن، ظرفیت آن افزایش می‌یابد. از آنجا که بار (Q) ثابت است، اختلاف پتانسیل (V) کاهش می‌یابد تا با افزایش ظرفیت، رابطه C=Q/V برقرار بماند.

جواب فعالیت صفحه 32 فیزیک یازدهم تجربی

در حسگر کیسه هوای برخی از خودروها از یک خازن استفاده می‌شود. درباره چگونگی عملکرد این حسگرها تحقیق کنید و نتیجه آن را به کلاس گزارش دهید.

پاسخ: در جلوی خودرو، دو سنسور در اطراف چرخ‌ها نصب شده‌اند و به واحد کنترل مرکزی خودرو وصل هستند. وقتی تصادف یا ضربه شدیدی اتفاق می‌افتد، یکی از این سنسورها فعال شده و به واحد کنترل پیام می‌دهد. واحد کنترل جریان الکتریکی خازن را به کار می‌اندازد تا سوخت کوچک داخل کیسه هوا بسوزد و گاز تولید کند. این گاز به سرعت کیسه را پر می‌کند و همزمان کمربند ایمنی سفت می‌شود تا سرنشین به صندلی چسبیده و ایمنی او حفظ شود.

جواب تمرین صفحه 33 فیزیک یازدهم تجربی

پاسخ:

جواب فعالیت صفحه 33 فیزیک یازدهم تجربی

خازن‌ها انواع متعددی دارند؛ زیرا برای کاربردهای مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند. درباره خازن‌های مختلف مانند خازن‌های ورقه‌ای، میکا، سرامیکی، الکترولیتی، خازن‌های متغیر، اَبَرخازن‌ها و ظرفیت آنها تحقیق کنید. هر گروه ‌می‌تواند روی یک نوع خازن تحقیق کند.

پاسخ:

خازن‌ها و انواع آن‌ها

خازن وسیله‌ای است که بار و انرژی الکتریکی را در خود ذخیره می‌کند. نوع خازن‌ها به جنس دی‌الکتریک (مادهٔ عایقی که بین دو صفحه رسانا قرار دارد) بستگی دارد. هر نوع خازن برای کاربرد خاصی ساخته می‌شود.

خازن ورقه‌ای:
از دو ورقه فلزی با یک لایه عایق (مثل کاغذ آغشته به روغن) ساخته می‌شود. معمولاً در مدارهای ساده و دستگاه‌های قدیمی‌تر به کار می‌رود.

خازن میکا:
در آن از سنگ معدنی «میکا» به عنوان دی‌الکتریک استفاده می‌شود. پایداری بالایی دارد و در مدارهای فرکانس بالا (مثل رادیو و تلویزیون) استفاده می‌شود.

خازن سرامیکی:
بین دو صفحه فلزی، یک لایه نازک سرامیک قرار دارد. اندازه کوچک، قیمت پایین و واکنش سریع دارند؛ در وسایل الکترونیکی کوچک مثل موبایل و بردهای الکترونیکی کاربرد دارند.

خازن الکترولیتی:
دی‌الکتریک آن لایه‌ای از اکسید فلز است و ظرفیت بسیار بالایی دارد. در مدارهای تغذیه، شارژ و فیلتر ولتاژ استفاده می‌شود. معمولاً قطب مثبت و منفی دارند.

خازن متغیر:
ظرفیت آن با چرخاندن محور یا تغییر فاصله بین صفحات تغییر می‌کند. در رادیوها برای تنظیم ایستگاه‌ها استفاده می‌شود.

اَبَرخازن (Supercapacitor):
نوعی خازن با ظرفیت بسیار زیاد است که می‌تواند در مدت کوتاه انرژی زیادی ذخیره کند و دوباره سریع تخلیه شود. در خودروهای برقی و دستگاه‌های ذخیره انرژی استفاده می‌شود