جواب فعالیت صفحه ۵۱ فیزیک پایه یازدهم ریاضی

جواب فعالیت صفحه ۵۱ فیزیک پایه یازدهم رشته ریاضی و فیزیک از فصل ۲ جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم قسمت ۲-۳ عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی ؛ برای مشاهده گام به گام این بخش در ادامه با آموزش و پرورش ماگرتا همراه باشید.

پاسخ صفحه بعد: جواب تمرین صفحه ۵۸ فیزیک پایه یازدهم ریاضی

جواب فعالیت ۲-۲ صفحه ۵۱ فیزیک پایه یازدهم ریاضی

اسباب آزمایشی را شامل یک منبع تغذیه، آمپرسنج، ولت‌سنج، سیم‌های رابط و قطعه سیم‌هایی که می‌خواهیم مقاومت آنها را به‌دست آوریم، مطابق شکل داده شده سوار کنید. آزمایش شامل سه مرحله است.

۱- قطعه سیم‌هایی از جنس یکسان، مثلاً کنستانتان (یا نیکروم) با قطر برابر ولی طول‌های متفاوت را در مدار قرار دهید و با استفاده از تعریف مقاومت، مقاومت هر کدام از سیم‌ها را با استفاده از عددی که آمپرسنج و ولت سنج نشان می‌دهند محاسبه و نتایج خود را در جدولی ثبت کنید. به نظر شما چه رابطه‌ای بین مقاومت سیم‌ها و طول آنها وجود دارد؟

پاسخ: با افزایش طول سیم، مقاومت آن نیز به همان نسبت افزایش می‌یابد. بنابراین مقاومت سیم با طول آن رابطه‌ی مستقیم دارد.

پاسخ دیگر: در این آزمایش برای به‌دست آوردن مقاومت هر سیم، ابتدا اختلاف پتانسیل دو سر سیم را از روی ولت‌سنج و جریان عبوری از آن را از روی آمپرسنج می‌خوانیم. سپس با استفاده از رابطه زیر مقاومت سیم را حساب می‌کنیم:

$R = \frac{V}{I}$

یعنی مقاومت برابر است با نسبت ولتاژ دو سر سیم به جریان عبوری از آن.

وقتی سیم‌ها از یک جنس و با قطر برابر باشند، تنها عاملی که تغییر می‌کند طول سیم است. با انجام آزمایش مشاهده می‌شود هرچه طول سیم بیشتر باشد، مقاومت آن نیز بیشتر می‌شود.

پس مقاومت سیم با طول آن رابطه مستقیم دارد:

$R \propto L$

یعنی اگر طول سیم دو برابر شود، مقاومت آن نیز تقریباً دو برابر می‌شود. دلیل آن این است که با افزایش طول سیم، مسیر حرکت بارهای الکتریکی طولانی‌تر می‌شود و برخورد الکترون‌ها با ذرات سازنده رسانا بیشتر می‌گردد؛ در نتیجه مقاومت افزایش می‌یابد.

۲- آزمایش را با سیم‌هایی از جنس یکسان با طول برابر، ولی قطرهای متفاوت انجام دهید و نتایج خود را در جدولی ثبت کنید. به نظر شما چه رابطه‌ای بین مقاومت سیم‌ها و سطح مقطع آنها وجود دارد؟

پاسخ: در این مرحله، سیم‌ها از یک جنس و با طول برابر هستند، اما قطرهای متفاوتی دارند. با انجام آزمایش مشاهده می‌شود هرچه قطر سیم بیشتر باشد، سطح مقطع آن نیز بیشتر می‌شود و مقاومت سیم کاهش می‌یابد.

پس مقاومت سیم با سطح مقطع آن رابطه وارون دارد:

$R \propto \frac{1}{A}$

یعنی هرچه سطح مقطع سیم بزرگ‌تر باشد، مقاومت آن کمتر است. چون با افزایش سطح مقطع، فضای بیشتری برای عبور بارهای الکتریکی وجود دارد و جریان راحت‌تر از سیم عبور می‌کند.

نکته: چون سطح مقطع سیم به مربع قطر بستگی دارد، اگر قطر سیم بیشتر شود، مقاومت آن به مقدار قابل توجهی کاهش می‌یابد.

۳- آزمایش را با دو قطعه سیم هم‌طول و با قطر یکسان انجام دهید که این بار جنس یکی از آنها کنستانتان و دیگری نیکروم است و نتایج خود را یادداشت کنید. از این فعالیت چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟

پاسخ: در این مرحله، دو سیم هم‌طول و با قطر یکسان، اما از دو جنس متفاوت مثل کنستانتان و نیکروم در مدار قرار داده می‌شوند. چون طول و سطح مقطع دو سیم یکسان است، تفاوت مقاومت آن‌ها فقط به جنس سیم بستگی دارد.

نتیجه می‌گیریم مقاومت سیم به جنس ماده سازنده آن نیز وابسته است. هر ماده‌ای مقاومت ویژه مخصوص به خود را دارد. بنابراین اگر دو سیم طول و قطر یکسان داشته باشند، ولی جنس آن‌ها متفاوت باشد، مقاومت آن‌ها نیز متفاوت خواهد بود.

به طور کلی مقاومت یک سیم رسانا به سه عامل بستگی دارد:

$R = \rho \frac{L}{A}$

در این رابطه، $R$ مقاومت سیم، $L$ طول سیم، $A$ سطح مقطع سیم و $\rho$ مقاومت ویژه ماده سازنده سیم است.

پس نتیجه کلی فعالیت این است که مقاومت سیم با طول آن رابطه مستقیم، با سطح مقطع آن رابطه وارون و به جنس ماده سازنده سیم نیز بستگی دارد.

مطلب پیشنهادی : جواب فعالیت صفحه ۴۷ فیزیک پایه یازدهم ریاضی

⭕️ تذکر: دانش‌آموز عزیز، لطفاً توجه کنید که مطالب درسی در این وب‌سایت صرفاً به منظور کمک و آموزش قرار داده شده‌اند و نباید از آن ها به‌طور نادرست استفاده کنید. لذا، پیش از مشاهده پاسخ‌ها، لطفاً یکبار دیگر خودتان به سوالات پاسخ دهید و در صورت بروز مشکلات، از این پاسخ‌ها کمک بگیرید.

پاسخ صفحه قبل : جواب تمرین صفحه ۴۸ فیزیک پایه یازدهم ریاضی

✅ به پایان جواب فعالیت صفحه 51 فیزیک ۲ پایه یازدهم ریاضی رسیدیم، جهت مشاهده گام به گام سایر کتاب های درسی‌تان کافیست آن را به همراه عبارت «ماگرتا» در گوگل جست و جو فرمایید. همچنین اگر سوالی داشتید حتما آن را از بخش دیدگاه بپرسید.