دوره فیزیک کلاس یازدهم ریاضی
در متوسطه دوم, رشته ریاضی, پایه یازدهم(ریاضی)درباره این دوره
فیزیک یازدهم رشته ریاضی، دانش‌آموز را وارد دنیای پدیده‌هایی می‌کند که بسیاری از آن‌ها مستقیماً دیده نمی‌شوند، اما آثارشان در فناوری‌های روزمره کاملاً قابل مشاهده است؛ از بار و میدان الکتریکی گرفته تا مدار، مغناطیس و تولید جریان الکتریکی.
در این دوره، روابط ریاضی فقط برای جایگذاری اعداد استفاده نمی‌شوند. ابتدا مدل فیزیکی هر پدیده ساخته می‌شود، سپس جهت‌ها، نیروها، میدان‌ها و ارتباط میان کمیت‌ها تحلیل می‌شوند و در نهایت ابزار ریاضی وارد حل مسئله می‌شود.
هدف این است که دانش‌آموز بتواند مسائل الکتریسیته و مغناطیس را به مجموعه‌ای از روابط منطقی تبدیل کند و پایه‌ای مناسب برای فیزیک دوازدهم، سوالات ترکیبی و ادامه مسیر در رشته‌های فنی و مهندسی بسازد.
رفتار بارهای الکتریکی و نیروی میان آن‌ها را بررسی می‌کنید و یاد می‌گیرید چگونه مقدار و جهت نیروهای الکتریکی را در آرایش‌های مختلف تحلیل کنید.
مفهوم میدان را به‌عنوان روشی برای توصیف اثر یک بار در فضای اطراف آن بررسی می‌کنید و تمرین می‌کنید جهت و اندازه میدان حاصل از بارها را تحلیل کنید.
ارتباط میان انرژی پتانسیل الکتریکی، پتانسیل و اختلاف پتانسیل بررسی می‌شود تا بتوانید مسائل الکتریسیته را علاوه بر دیدگاه نیرو، از زاویه انرژی نیز تحلیل کنید.
با مفهوم جریان، حرکت حامل‌های بار و ارتباط میان جریان و ویژگی‌های مدار آشنا می‌شوید و از مدل میکروسکوپی برای درک بهتر رفتار رساناها استفاده می‌کنید.
رابطه میان ولتاژ، جریان و مقاومت را تحلیل می‌کنید و یاد می‌گیرید چگونه تغییر هر کمیت بر رفتار مدار اثر می‌گذارد و چه زمانی می‌توان از قانون اهم استفاده کرد.
مدارهای شامل مقاومت‌ها و منبع‌های الکتریکی را بررسی می‌کنید و با تحلیل اتصال‌های مختلف یاد می‌گیرید جریان، اختلاف پتانسیل و مقاومت معادل را به‌صورت مرحله‌ای به دست آورید.
انتقال انرژی در مدار و توان مصرفی اجزای الکتریکی بررسی می‌شود تا ارتباط میان جریان، اختلاف پتانسیل، زمان و انرژی را در مسائل مختلف تحلیل کنید.
با میدان مغناطیسی و منابع ایجاد آن آشنا می‌شوید و یاد می‌گیرید جهت میدان و رفتار آن را در اطراف آهنرباها و جریان‌های الکتریکی تحلیل کنید.
اثر میدان مغناطیسی بر ذرات باردار متحرک و سیم حامل جریان بررسی می‌شود و تمرین می‌کنید اندازه و جهت نیرو را با توجه به شرایط مسئله تشخیص دهید.
بررسی می‌کنید چگونه تغییر شار مغناطیسی می‌تواند باعث ایجاد نیروی محرکه القایی شود و با تحلیل قانون فاراده و لنز، جهت و عوامل مؤثر بر پدیده القا را درک می‌کنید.
با ایده جریان متناوب و ارتباط آن با تولید و انتقال انرژی الکتریکی آشنا می‌شوید تا تصویر کامل‌تری از کاربردهای القای الکترومغناطیسی در سامانه‌های واقعی داشته باشید.
در الکتریسیته و مغناطیس بسیاری از عوامل مسئله مستقیماً قابل مشاهده نیستند. به همین دلیل باید ابتدا یک مدل ذهنی از بارها، میدان‌ها، جریان‌ها و جهت نیروها ایجاد کنید.
در دوره تمرین می‌کنید قبل از جایگذاری اعداد، مشخص کنید منبع میدان چیست، اثر آن در چه جهتی است و چه کمیت‌هایی واقعاً در پاسخ نقش دارند.
در مسائل شامل چند بار، اثر هر بار ابتدا جداگانه بررسی می‌شود و سپس نتایج با توجه به جهت آن‌ها ترکیب می‌شوند. این روش کمک می‌کند مسائل چندمرحله‌ای میدان و نیرو از حالت پیچیده به چند بخش ساده‌تر تقسیم شوند.
در تحلیل مدار، اولین قدم نوشتن فرمول نیست. باید مشخص کنید اجزای مدار چگونه به یکدیگر متصل شده‌اند و کدام کمیت میان آن‌ها مشترک است.
با ساده‌سازی مرحله‌ای مدار، محاسبه مقاومت معادل، جریان و اختلاف پتانسیل به یک فرایند منظم و قابل کنترل تبدیل می‌شود.
بخش زیادی از مسائل مغناطیس به تشخیص درست جهت میدان، جریان و نیرو وابسته است. در دوره این روابط به‌صورت تصویری و مرحله‌به‌مرحله تمرین می‌شوند تا قواعد جهت‌یابی به یک مهارت قابل استفاده تبدیل شوند.
در القای الکترومغناطیسی، الکتریسیته و مغناطیس به یکدیگر متصل می‌شوند. تغییر میدان یا وضعیت مدار می‌تواند جریان الکتریکی ایجاد کند و همین ایده یکی از پایه‌های تولید انرژی الکتریکی است.
درک این ارتباط کمک می‌کند فصل‌های مختلف را موضوعاتی مستقل نبینید و یک تصویر منسجم‌تر از الکترومغناطیس بسازید.
تمرین‌ها از مسائل ساده برای تثبیت یک مفهوم آغاز می‌شوند و به سوالاتی می‌رسند که برای حل آن‌ها باید چند رابطه یا چند بخش از مدار و میدان را هم‌زمان تحلیل کنید. هدف این است که دانش‌آموز به یک الگوی ثابت برای حل سؤال وابسته نباشد.
مدارهای الکتریکی، میدان مغناطیسی و القای الکترومغناطیسی پایه بسیاری از فناوری‌هایی هستند که در تولید انرژی، موتورهای الکتریکی، تجهیزات الکترونیکی و سامانه‌های ارتباطی استفاده می‌شوند.
هدف دوره آموزش مستقیم مهندسی برق نیست؛ بلکه ایجاد درک فیزیکی مناسبی از مفاهیمی است که در ادامه مسیر علمی و مهندسی با شکل‌های پیشرفته‌تری دوباره دیده می‌شوند.
