إضاءة الدرج

المناهج: KS3, Sek I, cycle 4

فتح المختبر الكامل ↗

الهدف

فهم كيف تعمل دائرة يمكن فيها تشغيل مصباح واحد وإطفاؤه من مكانين، مثل إضاءة الدرج أو الممر الطويل.

التجهيز

مصدر 4.5 V ومفتاحا تحويل ومصباح 4.5 V / 1 W. يتصل الطرف الموجب للمصدر بالطرف المشترك للمفتاح الأول، والطرف المشترك للمفتاح الثاني بالمصباح. الطرفان «1» و«2» للمفتاحين موصولان تقاطعيًا بسلكين أصفرين: «1» للأول بـ«2» للثاني، و«2» للأول بـ«1» للثاني. المفتاح الثاني مقلوب رأسًا على عقب. الشفرتان كلتاهما في المشبك «1»، والمصباح مطفأ.

خطوات العمل

1. حوّل شفرة المفتاح الأول إلى المشبك الآخر: اسحب الذراع أو اختر الموضع في بطاقة معاملاته.
2. حوّل شفرة المفتاح الثاني.
3. حوّل شفرة الأول مرة أخرى، ثم الثاني. بعد كل خطوة سجّل ما إذا كان المصباح مضاءً.
4. تتبّع مسار التيار عبر الأسلاك لكل وضع من أوضاع الشفرتين.

النتيجة المتوقعة

يضيء المصباح عندما تكون الشفرتان في مشبكين برقمين مختلفين، وينطفئ عندما يتساوى الرقمان. كل تحويل لأي من الشفرتين يغيّر حالته.

الأول	الثاني	المصباح
1	1	مطفأ
2	1	مضاء
2	2	مطفأ
1	2	مضاء

الأسئلة

1. لماذا لا تصلح المفاتيح العادية ذات الطرفين لمثل هذه الدائرة؟
2. لماذا ينطفئ المصباح عندما تكون الشفرتان في مشبكين بالرقم نفسه؟
3. ماذا يحدث إذا بُدّل السلكان الأصفران على أحد المفتاحين؟

الإجابات

1. المفتاح العادي لا يستطيع إلا أن يغلق سلكًا واحدًا أو يقطعه. ومفتاحان منه على التوالي لا يضيئان المصباح إلا عندما يكون كلاهما مغلقًا، ومفتاحان على التوازي يضيئانه متى أُغلق أي منهما، لذلك لا يستطيع أحد المفتاحين في بعض الأوضاع تغيير ما ضبطه الآخر. أما مفتاح التحويل فينقل التيار من أحد السلكين الأصفرين إلى الآخر، وهذا يتيح لكل مفتاح أن يشغّل المصباح ويطفئه.
2. السلكان الأصفران متقاطعان، فالمشبك «1» لأحد المفتاحين موصول بالمشبك «2» للآخر. عندما تكون الشفرتان كلتاهما في «1» يذهب التيار من الشفرة الأولى عبر سلك أصفر إلى المشبك «2» للمفتاح الثاني، حيث لا توجد شفرة، فتكون الدائرة مفتوحة؛ وعندما تكونان في «2» يحدث الأمر نفسه عبر السلك الآخر.
3. عندئذ يصل السلكان بين مشابك بالأرقام نفسها، «1» بـ«1» و«2» بـ«2». ينقلب الجدول: يضيء المصباح عندما يتساوى الرقمان وينطفئ عندما يختلفان، وكل تحويل ما زال يشغّله أو يطفئه.