مجال الظواهر الكهربائية
12 08 2008II ? مجال الظواهر الكهربائية .
مقترح التدرج في المفاهيم
الحجم الساعي: ?8 سا. دروس ، 4.5 سا .ع.مخبري ، 7.5 سا . مشاريع
المدة |
المحتــــوى |
المـراجع |
|
1سا |
* ما هي الدارة الكهربائية ؟. – تركيب دارة كهربائية - تمثيل مخطط دارة كهربائية(رمز : العمود، المصباح، القاطعة، المحرك) |
|
|
1سا |
* اشتعال مصباح التوهج :- اشتعال مصباح التوهج ببطارية أعمدة. |
|
|
1.5 سا |
???????????????????? مشروع تكنولوجي |
|
|
1سا |
* مكونات مصباح التوهج :? -مكونات مصباح التوهج. - الدراسة التكنولوجية لمكونات مصباح التوهج |
|
|
1.5 سا |
??????????????????? مشروع تكنولوجي |
|
|
1سا |
* تركيب الدارات الكهربائية : - قراءة مخطط دارة كهربائية - تركيب دارة كهربائية بها أكثر من عنصر كهربائي. |
|
|
1.5 سا |
عمل مخبري :النواقل والعوازل |
|
|
1سا |
* الدارة الكهربائية من نوع (و) و( أو ) : - دارة كهربائية من نوع (و). – جدول الحقيقة لدارة كهربائية من نوع (و) - دارة كهربائية من نوع (أو). -جدول الحقيقة لدارة كهربائية من نوع (أو) |
|
|
1سا |
*الدارة الكهربائية من نوع (ذهاب ? أياب ). - دارة كهربائية من نوع (ذهاب – إياب). - جدول الحقيقة لدارة كهربائية من نوع (ذهاب ? إياب). |
|
|
1.5 سا |
عمل مخبري :? التركيبات الكهربائية وأهميتها (على التسلسل، على التفرع،? المختلط). |
|
|
1سا |
* ما هي الدارة الكهربائية المستقصرة ؟ . - ما هي الدارة الكهربائية المستقصرة ؟ - ما هو تأثير استقصار دارة كهربائية على المصباح ؟? وعلى بطارية أعمدة ؟ |
|
|
1.5 سا |
??????????????????? مشروع تكنولوجي |
|
|
1سا |
* كيف? نتجنب الدارة المستقصرة ؟ - الحماية من استقصار الدارة الكهربائية (عزل الأسلاك- استعمال منصهرة) . - الحماية في المنزل : ( باستعمال منصهرة ? وقاطعة ). |
|
|
1.5 سا |
عمل مخبري : ربط الأعمدة |
|
الصعوبات في تدريس الوحدات التعلّمية :
في هذا المجال نتطرق إلى مفهوم الدارة الكهربائية البسيطة (المغلقة والمفتوحة) دون التعرض إلى مفهوم التيار الكهربائي، حيث نكتفي، في مجال الكهرباء لهذه السنة، بإعطاء النموذج الدوراني للتيار الكهربائي، ونركز فقط على أن السبب الرئيسي لاشتعال مصباح التوهج في الدارة الكهربائية البسيطة، هو الذهاب من أحد قطبي البطارية إلى القطب الأخر عبر سلسلة من الأجسام الناقلة (التي تسمح بإتمام الدورة في النموذج الدوراني للتيار الكهربائي) بما فيها فتيلة مصباح التوهج، وينطفئ مصباح التوهج إذا قطعنا هذه السلسلة المتكونة من الأجسام الناقلة في أية نقطة من نقاط الدارة، الدارة الكهربائية مفتوحة، من هنا ينبغي التركيز على أن اشتعال مصباح التوهج يتوقف على وجوده ضمن مجموعة أجسام ناقلة، تكون فيما بينها دارة كهربائية مغلقة. وبالتالي فتغيير مواضع البطارية أو المصباح أو أحد الأجسام الناقلة في الدارة أو تغيير ترتيبها،? فأنه لا يؤثر على حادثة اشتعال مصباح التوهج .
أما عند استبدال أحد الأجسام الناقلة في الدارة الكهربائية المغلقة بجسم آخر عازل (الذي لا يسمح بإتمام الدورة في النموذج الدوراني للتيار الكهربائي) فإن مصباح التوهج لا يشتعل رغم أن الدارة الكهربائية مغلقة، من الناحية الشكلية، لأن وجود الجسم العازل في الدارة الكهربائية المغلقة في هذه الحالة لا يحقق فرضية? النموذج الدوراني للتيار الكهربائي، فتعتبر في هذه الحالة أيضا الدارة مفتوحة. وتبقى الصعوبة دوما عند التلميذ في التمييز بين مفهومي الدارة الكهربائية المغلقة والدارة الكهربائية المفتوحة، وللتغلب على هذه الصعوبة، نحث الأستاذ على التركيز باستمرار على هذين المفهومين من خلال الأنشطة المقترحة في الوحدات التعلمية المختلفة.
أما عن عملية القياس في هذا المجال فإننا لم نتعرض إلى مفاهيم فيزيائية كمية يطلب من التلميذ قياسها، إلاّ أنه يمكن إدخال بعض أجهزة القياس للمعاينة.
* نموذج دوراني للتيار الكهربائي المقترح
يمكن اعتبار ما يجري في الدارة الكهربائية على أنه دقائق تنتقل داخل الأسلاك والأجهزة والمولد وفق حركة منظمة من القطب الموجب إلى القطب السالب للمولد.
- ?نسمي ” التيار الكهربائي ” الحركة الإجمالية للدقائق.
- ?نسمي ” الناقل? ” المادة التي تسمح بمرور الدقائق.
- ?نسمي ” العازل ” المادة التي لا تسمح بمرور الدقائق.
- ?تتواجد الدقائق في كل الدارة? بحيث تملأ بشكل كامل هذه الدارة .
- ?يلعب المولد دور المضخة في تحريك الدقائق .
- عند ربط العناصر الكهربائية فيما بينها في الدارة بسلسلة من النواقل، نقول أن الدارة مغلقة : يسري إذن في الدارة تيار من الدقائق .
وعند قطع سلسلة النواقل? بعازل، نقول أن الدارة مفتوحة : لا يسري تيار من الدقائق في الدارة
|
+ |
|
- |
|
مصباح |
|
عمود |
ملاحظة: يوظف هذا النموذج لشرح بعض الوضعيات التعليمية المتعلقة بمفهوم الدارة الكهربائية
توضيحات حول الوحدات التعلمية:
في حالة اختيار العمل بالوضعية الإشكالية ينبغي على الأستاذ أن يتسلسل في الوحدات التعلمية على النحو الآتي :
- كيف يشتعل مصباح التوهج ؟ ما هي الدارة الكهربائية ؟ ( مدمجتين )
- مكونات مصباح التوهج .
- تركيب الدارة الكهربائية.
الوحدة التعلمية رقم ?1-2- كيف يشتعل مصباح التوهج؟ ?ما هي الدارة الكهربائية ؟
اقتراح (أ)
? يقدم الأستاذ? التجهيز الكهربائي التالي (مصباح التوهج، عمود أسطواني، بطارية أعمدة مسطحة، سلك توصيل مغلف ).
? يشير الأستاذ إلى كيفية رسم العناصر الكهربائية السابقة :
مصباح |
بطارية أعمدة مسطحة |
عمود أسطواني |
سلك التوصيل |
|
|
|
|
|
مرحلة الفعل (20 دقيقة )
?أولا / العمل الفردي :
?يطلب الأستاذ من التلاميذ : رسم التركيب الذي يسمح باشتعال المصباح باستعمال بطارية الأعمدة المسطحة مرة وباستعمال العمود الأسطواني مرة أخرى مع إمكانية استعمال سلك التوصيل إذا اقتضت الضرورة دون استعمال أي عنصر آخر.
يجمع الأستاذ المنتوج الفردي للتلاميذ.
ثانيا / العمل الجماعي :
يطلب الأستاذ من التلاميذ : رسم تركيب واحد أو أكثر يسمح باشتغال المصباح باستعمال بطارية الأعمدة المسطحة مرة وباستعمال العمود الأسطواني مرة أخرى.
مرحلة الصياغة ( 10 دقائق )
يجمع الأستاذ اقتراحات المجموعات ثم يرسم مختلف الفرضيات دون أن يميز “الصحيحة ” مع الحرص على وضع المتماثل منها في نفس الصنف. يرفض في هذا المستوى الفرضيات التي لم تحترم التعليمات الموضوعة? في البداية (كاستعمال عدة أسلاك ?أو استعمال قاطعة …).
مرحلة المصادقة التجريبية
15 دقيقة)
- يوزع التجهيز ليجرب التلاميذ كل التركيبات المتفق عليها .
- يطرح الأستاذ السؤال : هل تشتغل التركيبات أم لا ؟
- ويطلب من التلاميذ تسجيل ” نعم ” لكل تركيب يسمح باشتعال المصباح، وتسجيل “لا” لكل تركيب لا يسمح باشتعال المصباح.
ملاحظة : يحرص الأستاذ على أن لا يقتصر عمل التلاميذ على إشعال المصباح عن طريق ” المحاولة والخطأ “.
مرحلة التقنين (10دقائق)
في إطار المناقشة، يبني الأستاذ مع التلاميذ فكرة ” سلسلة الأجسام الناقلة ” أي الأجسام التي تسمح بانتقال الكهرباء? بما فيها المصباح. ويثار حالة غلق السلسلة بجسم عازل .
يخلص الأستاذ في نهاية النقاش إلى :
?- إدخال مفهومي الناقل والعازل .
?- التأكيد على شروط اشتعال وانطفاء المصباح .
?- اقتراح? مخطط كهربائي نظامي .
?
يسجل التلاميذ على كراريسهم :?
يوجد نوعان من الأجسام :
?- الأجسام الناقلة : تسمح بمرور الكهرباء .
?- الأجسام العازلة : لا تسمح بمرور الكهرباء .
الشرط الضروري لاشتعال المصباح : يجب أن تنتقل الكهرباء من قطب إلى آخر للعمود عبر سلسلة من الأجسام الناقلة بما فيها فتيل (سليك) المصباح. فإذا حدث انقطاع لهذه السلسلة، ينطفئ المصباح.
مجموع الرسومات الموافقة لمختلف التركيبات التي تسمح باشتعال المصباح باستعمال عمود تمثل بالمخطط التالي :
??????????????????????????????????????????????? عمود
???????????????????????????????????????????????????? مصباح
?
التوسع في هذا الحقل التجريبي المرجعي :
يقترح الأستاذ على التلاميذ بعض الأمثلة الحقيقية لتركيبات مستعملة في الحياة اليومية وبالخصوص التي تحتوي على قاطعة،? بغرض الكشف عن سلسلة الأجسام الناقلة .
أمثلة :
- مصباح الجيب ببطارية أعمدة مسطحة .
- مصباح غرفة النوم.
?????
?
?
?
?
- لعبة بمحرك .
?
?ملاحطة :
? 1- يمكن العودة إلى التركيبات السابقة (المقصاة لعدم تطابقها مع التعليمات) ودراستها من جديد.
?? 2- تستغل هذه الفرصة لاستعمال رموز نظامية أخرى (محرك، قاطعة مفتوحة، قاطعة مغلقة) لتمثيل مخططات الدارات الكهربائية .
?? 3- إدخال النموذج الدوراني للتيار .
? الوحدة التعلمية رقم ?3-? (مكونات مصباح التوهج )
- يشير الأستاذ إلى أن مصباح التوهج يختلف عن المصابيح المختلة الأخرى (كالمصابيح المتألقة، والغازية، والطيفية? ) ويكتفي بذكرها من باب الثقافة العلمية .
- يفكك الأستاذ مصباح التوهج حتى يتعرف التلاميذ على مكوناته مع الإشارة إلى الأجزاء الناقلة والأجزاء العازلة ودورها في مصباح التوهج .
ملاحظة : يتم تناول هذا الموضوع بالتوسع في العمل المخبري رقم ?1-( النواقل والعوازل).
? الوحدة التعلمية رقم ?4-? (تركيب الدارة الكهربائية )
-? يقدم الأستاذ مخططا أو مخططات لـ :
.? دارة كهربائية? تحتوي على مصباح وعمود .
.? دارة كهربائية تحتوي على محرك وعمود.
ثم يطلب من التلاميذ إنجاز تركيبات الموافقة لكل دارة كهربائية .
- يقدم الأستاذ مخططا لدارة كهربائية تحتو على عمود ومصباح ومحرك، موصلين على التفرع، ثم يطلب منهم تحقيق التركيب الموافق .
- يوزع الأستاذ التلاميذ على مجموعات صغيرة? أو فرادى, ويقدم لكل مجموعة أو فرد، عمودا كهربائيا ومصباحين، ويطلب منهم تركيبها في دارة كهربائية بطريقتين مختلفتين بحيث يشتعل المصباحان معا، ثم يطلب منهم رسم المخطط الموافق لكل تركيب.
- ينجز التلاميذ تركيبا لدارة كهربائية تحتوي على مصباحين بحيث يشتعل أحدهما باستمرار والمصباح الثاني، يتحكم في اشتعاله بواسطة قاطعة ثم يطلب رسم المخطط الموافق.
??
الوحدة التعلمية رقم ?5-? (الدارة الكهربائية? من نوع (و) و ( أو))
-? يستعمل الأستاذ الرموز العالمية للدارة الكهربائية
? ?(و)???????? ( et ) ????????????(? and )?? .? ( أو)?????????? ( ou)? ??????( ??????( or?? ????
-? تقديم مخطط للدارة الكهربائية من النوع (و).
??????????????? مصباح
?????????????????? قا1??????????????????? قا2
- يطلب من التلاميذ إنجاز الدارة الكهربائية وتحقيق تجارب تسمح بملء جدول الحقيقة حسب
الإصطلاحات الآتية :
.????? القاطعة مغلقة????????????????????????????? القضية صحيحة (ص)????
.????? القاطعة مفتوحة??????????????????????????? القضية خاطئة?? (خ)
|
قـــا1 |
قـــا2 |
قـــا1?? و قـــا2 |
المصباح |
|
ص |
ص |
ص |
مشتعل |
|
ص |
خ |
خ |
غير مشتعل |
|
خ |
ص |
خ |
غير مشتعل |
|
خ |
خ |
خ |
غير مشتعل |
- تقديم مخطط للدارة الكهربائية من النوع ( أو):
?
???????????????????????? قا1??
?????????????????????? قا2
ثم يتبع نفس الخطوات السابقة .
الوحدة التعلمية رقم ?6-? (الدارة الكهربائية? من نوع ( ذهاب? ـ أياب))
- يتعرض الأستاذ في هذه الوحدة إلى نوع القاطعة التي تستعمل في دارة الإنارة من نوع ذهاب ?إياب،? مع إبراز الفرق بينها وبين? القاطعة البسيطة حسب الرمز النظامي لكل منهما :
???????????????????????
????????????????????????? القاطعة البسيطة???????????????????????????? القاطعة ذهاب-أياب
- يجب التركيز على أن القاطعة? ذهاب ? إياب، هي التي تسمح بتحقيق دارة الإنارة من نوع ذهاب ? إياب. على أن يدرك التلاميذ، بأن دارة الإنارة ذهاب ? إياب تقتضي قاطعتين من نوع ذهاب- إياب.
- يذكر الأستاذ الفائدة العملية لدارة الإنارة ذهاب- إياب، بإعطاء مثال تطبيقي من محيط التلميذ كالإنارة المستعملة في رواق المنزل مثلا .
الوحدة التعلمية رقم ?7 ? 8-? (ماهي الدارة المستقصرة ؟كيف نتجنبها؟ )
- يمكن للأستاذ أن يستعمل مصباحين مربوطين على التسلسل، دلائلهما يتلاءمان مع بطارية الأعمدة المستعملة في الدارة الكهربائية ، فعند ربط سلك ناقل على التفرع بين طرفي المصباح (ص1 ) (الشكل ?1-) فإن هذا المصباح ينطفئ ، ويزداد بذلك توهج المصباح (ص2 ) ويتلف بعد ذلك، وهذا ما يجعلنا، نقول أن استقصار الدارة الكهربائية على المصباح (ص1 ) يؤدي إلى إتلاف المصباح (ص2 ).
- إن استقصار الدارة الكهربائية? لا يكون تأثيره فقط على المصباح (ص2 )، بل قد يتلف أيضا بطارية الأعمدة، وذلك عند ربط سلك ناقل على التفرع بين قطبيها. (الشكل ?2- ).
????????? ?ص1??????????? ص2??????????????????????????????????????????????????????????????? ص1?????????????????????????? ?ص2
???? الشكل ?1-???????????????????????????????????????????????????? الشكل ?2-
- من أجل ذلك ينبغي تفادي استقصار الدارة الكهربائية، حتى لا يؤدي ذلك إلى إتلاف عناصرها الكهربائية، مع الإشارة إلى خطورة ذلك على الإنسان، ولهذا علينا أخذ الاحتياطات الأمنية اللازمة لتجنب استقصار الدارة الكهربائية .
- إن خطورة الكهرباء عموما واستقصار الدارة الكهربائية ، يستوجب منا أخذ الاحتياطات الأمنية الآتية :
? عدم لمس أي سلك كهربائي مكشوف .
? عدم غمس أي جهاز كهربائي في الماء? أو تبليله.
? عدم القيام بإصلاح أي جهاز كهربائي والدارة? الكهربائية مغلقة? ( أي يجب أن تكون الدارة مفتوحة).
العمل المخبري رقم ?1- ( النواقل والعوازل )
- استعمال أدوات بسيطة (مسطرة، قطعة نقدية، زجاج، لوحة خشبية جافة، صفيحة بلاستيكية، الطباشير، قلم الرصاص …).
- يستعين الأستاذ بالوحدة التعلمية رقم ?3- (مكونات مصباح التوهج ) للتعرف على النواقل والعوازل الموجودة في المصباح .
- ينبه الأستاذ التلاميذ على أن جسم الإنسان ينقل الكهرباء.
اقتراح نموذج للعمل المخبري
يمكن أن يستعمل هذا العمل المخبري? كتقويم لوحدة الدارات الكهربائية
الأدوات : بطارية أعمدة، مصباحان، محرك، صمام ضوئي محمي (L.E.D) ستة (06) أسلاك توصيل، ملقطان (pince? cro.)، بعض العينات من المواد .
إرشادات : - ينبغي أن يكون في كل التركيبات بالإضافة إلى القاطعة وأسلاك التوصيل، جهازا واحدا على الأقل بين قطبي البطارية ?مصباح ? محرك ? صمام ضوئي.
?????????? - يتحقق الأستاذ من سلامة التركيبات المنجزة من قبل التلاميذ.
1 ? إنجاز بعض الدارات الكهربائية
??? . يطلب الأستاذ من التلاميذ إنجاز مايلي :
أ- التركيبات لدارات كهربائية .
ب- المخطط الموافق لكل دارة كهربائية .
ملاحظة : يمكن للأستاذ أن يقدم مخططات لتركيبات دارات كهربائية مختلفة ويطلب من التلاميذ إنجاز التركيبات الموافقة، أو العكس .
النشاط الأول :? ينجز التلاميذ تركيبا، يسمح بالاشتعال الدائم للمصباح .
النشاط الثاني : ينجز التلاميذ تركيبا، يشمل مصباحا يتحكم في اشتعاله باستعمال القاطعة وثلاثة أسلاك توصيل فقط .
النشاط الثالث : ينجز التلاميذ تركيبا، يسمح بدوران المحرك.
? النشاط الرابع : ينجز التلاميذ تركيبا، يسمح بإضاءة الصمام الضوئي.
? النشاط الخامس : ينجز التلاميذ تركبين، يسمحان باشتعال المصباحين في آن واحد .
? النشاط السادس : ينجز التلاميذ تركيبا، يحتوي على مصباحين حيث يشتعل أحدهما بصفة دائمة والأخر يتحكم في اشتعاله بقاطعة .
2- مخطط الدارة الكهربائية باستعمال الرموز النظامية للعناصر الكهربائية.
|
اسم العنصر |
الرمز |
مثل مخطط الدارة الكهربائية للتركيب المنجز في النشاط السادس ( قاطعة مغلقة ) |
|
عمود |
|
|
|
مصباح |
|
|
|
قاطعة مفتوحة |
|
|
|
قاطعة مغلقة |
|
أسئلة أخرى تكميلية :
?? يطلب من التلاميذ رسم مخططات الدارات الكهربائية لبقية التركيبات في النشاطات السابقة. والإجابة عن الأسئلة الآتية :
. ما هو العنصر الكهربائي الذي تجده في كل التركيبات السابقة ؟.
. ما هو دور القاطعة في الدارة الكهربائية ؟.
. ما ذا تعني الحروف اللاتينية الثلاثة (L.E.D ) للصمام الضوئي ؟.
. ما الفرق بين الصمام الضوئي والمصباح ؟.
3 ? الكشف عن النواقل والعوازل
- استبدال القاطعة بعينات لمواد مختلفة? في التركيب الدارة الكهربائية، النشاط الثاني، وملء الجدول التالي :
|
الرقم |
المادة |
ملاحظة المصباح |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
4 . . . |
|
|
- تصنيف المواد إلى صنفين :
|
المواد……. |
المواد……. |
|
|
|
|
. . . |
|
عمل توثيقي تكميلي : يمثل الرسم أدناه منظرا لمقطع مصباح التوهج.
|
|
الرقم |
التسمية |
المادة |
ناقل |
عازل |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
ملء الجدول أعلاه ، بالبحث عن المعلومات في المراجع المختلفة أو في الإعلام الآلي.
العمل المخبري رقم ?2- ( التركيبات الكهربائية? )
- يركب الأستاذ مصباحا واحدا في دارة كهربائية ثم يطلب من التلاميذ وصل مصباح آخر.
- يحقق أولا تركيبا على التسلسل ثم? تركيبا على التفرع انطلاقا من مخطط.
- يمكن تركيب مصباحين على التسلسل أو على التفرع حسب المنفعة، ويستغل الأستاذ شدة توهج المصابيح? لإجراء المقارنة.
- تؤخذ بعين الاعتبار الدلائل المسجلة على الأعمدة والمصابيح.
- يبين الأستاذ، في حالة التركيب على التسلسل، أن نزع مصباح من الدارة يؤدي إلى إطفاء المصباح الأخر، أما في حالة الربط على التفرع فيبقى المصباح الثاني مشتعلا.
- يشير إلى نوع التركيبات الكهربائية المستعملة في المنازل .
العمل المخبري رقم ?3- ( ربط الأعمدة )
- يمكن للأستاذ? فتح بطارية أعمدة (البطارية المسطحة) دليلها 4.5 ف، ليبين أنها مكونة من? ثلاثة أعمدة? مربوطة على التسلسل، دليل كل منها 1.5 ف.
- يمكن التطرق إلى مصباح الجيب الذي به أكثر من عمود (1.5ف).
- يمكن للأستاذ أن يطرح الإشكالية الآتية :
.? إن تشغيل جهاز كهربائي (محرك، مصباح الجيب، آلة حاسبة …) يحتاج إلى توتر تشغيل معين(يشير الأستاذ إلى الدلائل دون التعرض إلى مفهوم التوتر) فيقدم مجموعة من أعمدة، يكون مجموع توتراتها لا يساوي بالضرورة توتر التشغيل.?
aggouni01
Catégories : Non classé
Compteur

Commentaires récents