دليل المعلم وحدة التيار الكهربائي فيزياء الصف 11

دليل المعلم وحدة التيار الكهربائي فيزياء الصف 11 

مقدمة 

البداية (نشاط محفز) 

القدرة الكهربائية وصل مصدر كهرباء متغير بمصباح W 60. استخدم عدادات على مصدر الكهرباء أو استخدم أجهزة متعددة القياسات لمراقبة فرق الجهد والتيار الكهربائي. اطلب إلى الطلاب توصيل فرق الجهد الزائد بمصباح الإضاءة وحساب القدرة الكهربائية للعديد من فروق الجهد المختلفة. اطلب إليهم استنتاج  العلاقة بين سطوع المصباح والقدرة الكهربائية. سيصدر المصباح المزيد من الضوء عند زيادة القدرة الكهربائية عند زيادة فرق الجهد و مصباح الإضاءة. تظل المقاومة ثابتة وتزداد القدرة الكهربائية ) 

الربط بالمعارف السابقة 

الطاقة سيطبق الطلاب ما تعلموه فيما يتعلق بمفهوم تحويل الطافة. سيطبقون أيضا مفهوم القدرة الكهربائية الذي استكشفوه في دراستهم للحركة الميكانيكية للأجهزة الكهربائية. 

2 التدريس

إنتاج التيار الكهربائي 

تحديد المفاهيم الخاطئة 

اللغة من غير الصحيح استخدام الجمل مثل الفولتية عبر هذه الدائرة الكخربائية. يجب ن يدرك الطلاب أن الفولتية تكون دائما عبارة عن فرق الجيد بين نقطتين. 

تنتقل الشحنات من خلال دائرة كهربائية وليس الفولتية أو التيار الكهربائي. 

الدوائر الكهربائية 

استخدام التشابه 

التيار الكهربائي اطلب إلى الطلاب وصف مدى التشابه بين التيارات الكهربائية والتيارات المائية. فالتيارات الكهربائية نفسها لا تتدفق ولكن الماء والشحنات تتدفق. 

اطلب إلى الطلاب تقديم مناظرتهم الخاصة لوصف الدائرة الكهربائية أو التيار الكهربائي. على سبيل المثال. 

يتحرك نموذج القطار حول مسار دائري كما تتحرك الشحنات حول دائرة كهربائية. 

خلفية عن المحتوى 

مصادر الطاقة تحول محطات الطاقة الكهرومائية الطاقة الحركية الناتجة عن تساقط المياه إلى طاقة كهربائية. يستخدم عمود التوربين في تشغيل المولد. 

يحتوي سد هوفر على 17 مولدا. ينتح سد هوفر ما يقارب 4 مليارات كيلو واط ساعة وهو ما يكفى لسد احتياجات 1.3 مليون شخص. توفر محطات الطاقة الكهرومائية في أنحاء العالم حوالي 24 فى المائة من الطاقة الكهربائية في العالم. يعمل أكثر من 2000 محطة كهرومائية في الولايات المتحدة. ما يجعل الطاقة الكهرومائية أكبر مصدر للطافة المتجددة في البلاد. 

التفكير الناقد 

شواحن البطارية اطلب إلى الطلاب استخدام ما تعلموه عن فروق الجهد وتدفق الشحنات لشرح كيفية إعادة شحن الياتف اللاسلكى من خلال توصيله كهرباء. اطلب منهم شرح ما إذا كان هذا يختلف عن توصيل الهاتف بولاعة السجائر في السيارة. قد تشتمل مناقشة هذه النقطة على تدفق الإلكترونات من بطارية 
السيارة أو من نظام الكهرباء المنزلية إلى الجهاز المراد شحنه. من الممكن الرجوع إلى هذه النقطة والتوسع فيها لاحقا عندما يناقش الطلاب البطاريات والطاقة الكيميائية وأيضا عند الحديث عن تحويل القدرة الكهربائية للتيار المستمر/ المتردد  

استخدم الشكل 2 

اطلب إلى الطلاب استخدام المخطط العام الموضح في الشكل لوصف عمل الأضواء الأمامية للسيارة. بدءا من الجازولين في خزان الوقود 

تطوير المفاهيم 

الفكرة الرئيسة التشبيه التالي سيساعد الطلاب في رؤية تدفق الشحنة الكهربائية. المعروفة بالتيار الكهربائي. 

يستخدم أحد المنتجعات الشاطئية خزان المياه لتوفير احتياجاته. يقوم العديد من النزلاء بالاستحمام في نهاية وقت الظهيرة ولكن يشتكي الكثيرون منهم من ضعف تدفق المياه. اطلب إلى الطلاب معرفة كيفية حل 
سيزداد ارتفاع مستوى الخزان المنتجع لهذه المشكلة. سيزداد ارتفاع مستوى الخزان من طاقة المياه الكامنة. كها ستقلل الأنابيب الواسعة من المقاومة بدلا من ذلك. اطلب إلى الطلاب التفكير في تدفق الشحنات الكهربائية كما لو أنها تشبه حركة المرور على أحد الطرق السريعة في ساعة الذروة. اطلب إليهم معرفة كيفية زيادة حركة السيارات. يمكنك تقليل المقاومة بتوسيع الطرق وإضافة المزيد من الحارات وإزالة العميات مثل إشارات المرور أو إضافة المزيد من المخارج على الطرق  السريعة. يمكنك زيادة الطاقة من خلال زيادة الحد الأقصى للسرعة

التقويم

تقويم الفكرة الرئيسة 

التيار الكهربائي ارسم دائرة كهربائية بسيطة تشتمل على بطارية ومصباح إضاءة على السبورة أو اطلب إلى الطلاب تصور دائرة معينة أو رسمها بأنفسهم. تصور إغلاق الدائرة الكهربائية حئى يتوقف المصباح عن الإضاءة. كيف يتغير الشحن الكهربائي في البطارية مع مرور الوقت ؟ 

توجد دائما نفس كمية الشحن في البطارية ما الذي تخزنه البطارية ؟ تخرن البطارية الطاقة الكهروكيميائية ولا تخزن الشحن الكهربائي. 

التحقق من الفهم 

الدوائر الكهربائية ارسم دائرة كهربائية كاملة على السبورة في شكل مخطط تفصيلي. اطلب إلى الطلاب تحديد هل الدائرة كاملة أم لا وتحديد الرموز وتحديد مصدر الطاقة الكهربائية وتحديد الأجهزة التي تحول الطافة الكهربائية إلى أشكال أخرى للطاقة والاشارة إلى اتحاه التيار الكهربائي وتحديد تطبيقات قانون أوم وتحديد كيفية تحديد القدرة الكهربائية 

إضافة 

البطاريات اطلب إلى الطلاب شرح البطاريات القابلة لإعادة الشحن من منظور الطاقة ومقارنتها بالمكثفات. تخزن البطارية الطاقة في شكل كيميائي. بينما يخزن المكثف الطاقة في مجال كهربائي عند تفريغ البطارية. يتم إنتاج التيار الكهربائي عن طريق حدوث التفاعل الكيميائي في الحلول الإلكتروليتي. في بطارية السيارة، على سبيل المثال. تشتمل التفاعلات”الكيميائية على ثاني أكسيد الرصاص وحمض الكريتيك الذي ينتج كبريتات الرصاص والماء وهو ما تفرغه البطارية. لا يوجد تغيير كيميائي داخل المكثف عند تفريغه بدلا من ذلك. يتم إنتاح المجال الكهربائي من عدم توازن الشحن على الألواح المستخدمة 

تحديد المفاهيم الخاطئة 

المقاومة المكافئة يعتقد الطلاب أحيانا أن ترتيب المقاومات والأحمال الموصلة على التوالي يمكن أن يؤئر على عمل دائرة التوالي. اشرح لهم أن تغيير ترتيب المقاومات لا يؤثر إطلاقا على التيار أو تبديد الطاقة كليا. في حالة وجود مقاومات غير متساوية موصلة على التوالي. سيتوقف موضع كل فرق جهد على موضع كل مقاوم ولكن مجموع قيم فرق الجهد سيكون دائما مساويا لفرق الجهد عبر مصدر الطاقة. ربما يفهم الطلاب بصورة أفضل من خلال إنشاء دائرة توالي كهربائية أولا. ثم قياس التيار، ثم حساب القدرة. بيجب عليهم بعدئذ تغيير ترتيب المقاومات ثم قياس التيار والقدرة مرة أخرى. 

مناقشة 

مسألة اطلب إلى الطلاب تحديد المقاومة المكافئة لمقاومين موصلين على التوالي أحدهما صغير إلى حد ما  

الاجابة في دائرة التوالي الكهربائية. تساوي المقاومة المكافئة مجموع المقاومات الموجودة في الدائرة. بصرف النظر عن كون تلك المقاومات صغيرة أو كبيرة. أضف  المقاومتين للحصول على الناتج الإجمالي. 

تعزيز المعارف 

دوائر التوالي والمقاومة المكافئة اطلب إلى الطلاب تكوين العديد من مجموعات النقاش الصغيرة اجعل كل مجموعة تعد قائمة بخصائص دوائر التوالي وتصف المقاومة المكافئة لدائرة توالي تحتوي على ثلاث مقاومات. 

اطلب إلى الطلاب أن بضمنوا القوائم جميع المعادلات المناسبة ويعدوا الرسوم البيانية التخطيطية ويروا إذا ما كان بإمكانهم التفكير في تطبيقات لدوائر التوالي. اطلب من كل مجموعة أن تتبادل القائمة التي أعدتها 
مع مجموعة أخرى لمنافشتها. وفي وقت لاحق. ادمجالمجموعات لإجراء مناقشة على نطاق أوسع. 

العلاقات بين الأشخاص 

استخدم الشكل 4 

هبوط الجهد الكهربائي (الفولتية) اسأل الطلاب عن كيفية تطبيق مصطلح هبوط فرق الجهد في أحد أجهزة تقسيم الجهد، متاح تحكم بالصوت في مشغل الأقراص المدمجة وفي جهاز الراديو. إذا كان مصدر الجهد يمثل إشارة صوتية، يمكن لجهاز تقسيم الجهد أن يوصل جزءا ضئيلا قابلا للتعديل من فولتية الإشارة إلى المرحلة التالية