تخطيط المجال الكهربائيّ المنتظم
الموادّ والأدوات: مصدر كهربائيّ عالي القدرة أو مولّد فان دي غراف، طبق بتري زجاجي، قطبان كهربائيان من الألمنيوم، قِطَع بلاستيكية عازلة لتثبيت القطبين، زيت الخروع أو أيّ زيت نباتيّ قليل اللزوجة، بذور أعشاب صغيرة الحجم (مثل بذور البقدونس).
إرشادات السلامة: الحذر عند استعمال مولّد فان دي غراف، وعدم لمس التوصيلات الكهربائيّة ومصدر الجهد.
تحذير: جهد كهربائيّ عالٍ جدًّا يُسبّب صعقة كهربائيّة.
خطوات العمل:
بالتعاون مع أفراد مجموعتي؛ أنفّذ الخطوات الآتية:
1. أضع كمّيةً من الزيت في الطبق الزجاجيّ حتى ارتفاع () تقريبًا، ثمّ أنثرُ فوقها كمّيةً قليلةً من بذور الأعشاب، وأُحرّك الزيت بقضيب زجاجي رفيع كي تنتشر بذور الأعشاب فوق الزيت.
2. أُثبّت القطبين الكهربائيين في العازل بحيث ينغمس طرفاهما في الزيت، ثم أوصلهما بمصدر الطاقة الكهربائيّة أو بمولّد فان دي غراف (عند استعماله بدلً عن مصدر الطاقة عالي الجهد).
3. بمساعدة معلمي/معلمتي؛ أضبطُ مصدر الطاقة على جهد يقع بين ، أو أُشغّل مولّد فان دي غراف (عند استعماله بدلً عن مصدر الطاقة عالي الجهد).
4. أُلاحظ اصطفاف البذور في الحيّز بين الصفيحتين، حيث يمثّل النمط الذي أحصل عليه خطوط المجال الكهربائي في الحيّز بين الصفيحتين.
5. بمساعدة معلمي/معلمتي؛ أُطفئ مصدر الطاقة، أو أوقف مولّد فان دي غراف وأُفرّغ شحنته، ثمّ أُغيّر المسافة بين القطبين داخل الزيت، وأُكرّر خطوات التجربة.
التحليل والاستنتاج:
1. أُفسّر سبب استعمال زيت نباتي، وعدم استعمال الماء في الطبق الزجاجي.
الزيت النباتي عازل للكهرباء، بينما الماء (خاصة إذا احتوى على أملاح أو شوائب) موصل جيد للكهرباء؛ وجود ماء موصل قد يؤدي إلى تغيير توزيع الشحنات على البذور. كما أن الزيت أكثر لزوجة من الماء، مما يسمح للبذور بالبقاء ثابتة على سطحه لفتره أطول، ما يسهل رسم خطوط المجال.
2. أصف خطوط المجال الكهربائي في الحيّز بين الصفيحتين، وأوضّحُ إجابتي بالرسم.
سوف تترتب البذور في خطوط مستقيمة ومتوازية خصوصا في المنطقة المتوسطة بين القطبين.
3. أُفسّر سبب تأثّر بذور الأعشاب بقوى كهربائيّة؛ على الرغم من عدم شحنها قبل التجربة.
نتيجة تعرض البذور للمجال الكهربائي يصبح لكل بذرة طرف موجب وطرف سالب ما يؤدي إلى تأثير قوة كهربائية في البذرة.
