تجارب كهربائية بسيطة للتعليم

الكهرباء هي حزمة من الظواهر الفيزيائية المرتبطة بوجود وانتقال المادة التي تمتلك ميّزة الشحن الكهربائي، وقد كان يُعتقد قديمًا أنّ الكهرباء ليس لها علاقة بالمغناطيسية، ولكن اتضّح فيما بعد من خلال العديد من التجارب ونتائجها وتطوير وتعديل معادلات ماكسويل أنّ كل من الكهرباء والمغناطيسية نابعتان من ظاهرة واحدة تُسمّى “الكهرومغناطيسية”، والظواهر العديدة والمعروفة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالكهرباء ومن الأمثلة على هذه الظواهرالبرق والكهرباء السكونية والتدفئة الكهربائية والتفريغ الكهربائي وغيرها الكثير، وينتج عن تواجد الشحنة الكهربائية الموجبة أو السالبة وعن حركتها مجالًا كهربائيًا، وحركة الشحنات الكهربائية تُسمّى تيارًا كهربائيًا وتنتج مجال مغناطيسي، وللكهرباء العديد من التجارب العملية وفي هذا المقال سيتم التطرّق إلى تجارب كهربائية بسيطة للتعليم.[١]
التعلم بالتجربة
إن العلم هو المنهجية المنطقية التي يتم فيها اكتشاف كيف تعمل الأشياء في هذا الكون، وهو أيضًا حصيلة المعرفة المتراكمة الناتجة من الاكتشافات الخاصة بجميع الأشياء الموجودة في الكون، وكلمة “علم” مشتقة من كلمة “scienti” في اللغة اللاتينية والتي تعني المعرفة المرتكزة على البيانات القابلة للتكرار، وعند تنفيذ البحوث العلمية فإن العلماء يستخدمون الطريقة العلمية التي تضمن التجارب العلمية لجمع أدلة وبراهين عملية تقبل القياس والرص، ويتضمن ذلك تجارب كهربائية بسيطة للتعليم ومتعلّقة بفرضية ما أو ظاهرة ما، والنتائج التي يتم الحصول عليها قد تؤدّي إلى دعم النظرية أو مناقضتها.[٢]
تجارب كهربائية بسيطة للتعليم
دراسة الكهرباء من خلال بناء الدوائر الكهربائية هي أفضل طريقة لكي يفهم الطلاب كيفية عمل الكهرباء، ويحتاج الطلاب إلى فهم أن الإلكترونات تتحرك خلال الهواء إلى ذرّة موجبة الشحنة من خلال الدارة الكهربائية، وفيما يأتي أمثلة على تجارب كهربائية بسيطة للتعليم:[٣]
تجربة المصباح الأكثر إضاءة
وهي تجربة بسيطة تحتاج فقط إلى دارة كهربائية بسيطة فيها مكان مستقل للبطارية، ومفتاح، ومقبس المصباح الكهربائي، وهذا النوع من الدارات الكهربائية متوفر عند أغلب مدرّسي مادة العلوم، وكل ما على المعلم القيام به هو مساعدة الطلاب على كتابة فرضياتهم وملاحظاتهم التي يعتقدونها حول شدةّ سطوع المصباح الكهربائي عند استخدامهم للبطاريات ذات جهد أقوى، ويثوم المعلم في البداية باستخدام بطارية ذات جهد 1.5 فولت بوضعها في حجرة البطارية في الدارة، ثم يطلب من الطلاب تسجيل ملاحظات حول سطوع المصباح الكهربائي في دفتر الملاحظات الخاص بهم، وبعد ذلك يستبدل البطارية ببطارية ذات جهد 3 فولت ويطلب من طلابه مقارنة نتائج سطوع المصباح الكهربائي في كلا الحالتين.[٣]
تجربة الدارة الكهربائية البسيطة
وهذا النوع من الدارات الكهربائية هو الذي استخدمه توماس إديسون في مختبراته ليؤدي التجارب التي أفادت في اكتشافاته حول الكهرباء، ويحتاج الطالب إلى لمبة “penlight” ، وبطارية مصباح يدوي، وسلكين 6 انش، وشريط للحفاظ على السلك في نهاية البطارية، وقطعة صغيرة من المعدن المسطح، واثنين من مسامير تثبيت الورق وقطعتين صغيرتين من الخشب، وبعد تأمين الأدوات السابقة يبدأ الطالب باستخدم قطعة الخشب ويقوم بتثبيت مسمار فيها، ثم يضرب المسمار الآخر ويجعلها تخترق القطعة الرقيقة من المعدن وبعد ذلك يضرب نفس المسمار إلى أن يصل إلى قطعة الخشب، وثمّ يتأكد من أن قطعة المعدن تلاصق أول مسمار قام بدفعه وطرقه، ومن ثمّ يقوم بتوصيل أول سلك بالمسمار المثبّت على القطعة المعدنية، ويضع الطالب بعد ذلك المصباح الكهربائي في منتصف قطعة الأسلاك هذه، وبعدها يربط الشريط من نهاية أول قطعة للسلك إلى نهاية البطارية ويربط القطعة الثانية من السلك بالطرف الآخر للبطارية، ثم يوصل نهاية القطعة الثانية من السلك بالطرف المعاكس للبطارية وأيضًا يقوم بتوصيل الطرف الآخر من القطعة الثانية من السلك بالمسمار الآخر، وبهذا تصبح الدارة كاملة وعندما يقوم الطالب بالضغط على قطعة المعدن الرقيقة الملاصقة بالمسامير، ستكمتل الدارة وسوف يضيء المصباح الكهربائي.[٣]