مہجہرد إنہسہآن
ادارة الموقع
بعض المواد لديها قابلية لفقد الإلكترونات وأخرى لديها قابلية لكسب الإلكترونات والمادة التي تكسب تصبح سالبة الشحنة لأن عدد الإلكترونات فيها أصبح أكبر من عدد البرتونات والمادة التي تفقد تصبح موجبة الشحنة لأنه يصبح عدد البوتونات أكبر من عدد الإلكترونات.
في الذرات يملك الإلكترون شحنة سالبة أساسية والبروتون يحمل شحنة موجبة وهذان النوعان من الشحنات متعادلين في المقدار ولكنهما متعاكسين في الإشارة. في ذرة مادةٍ معينة تحدث الشحنة الكهربائية عندما يكون عدد البروتونات في النواة لا يُعادل عدد الإلكترونات المحيطة بالنواة . وعندما يكون هناك الكترونات أكثر من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة سالبة، وعندما يكون هناك الكترونات أقل من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة موجبة. تكون كمية الشحنة التي تحملها الذرة هي دائماً من مضاعفات الشحنة الأساسية وهي الشحنة التي يحملها الكترون واحد أو بروتون واحد. إن الجزيء أو الذرة أو أي جسيم له شحنة سالبة يملك قطبية كهربائية سالبة وأي جزيء أو ذرة أو أي جسيم له شحنة موجبة يملك قطبية كهربائية موجبة.
أي جسيم مشحون هو جسيم مكون من مجموعة من الذرات المشحونة وبالتالي فإن مجموع الشحنات في الجسيم يُساوي المجموع الحسابي – مع أخذ القطبية بعين الاعتبار – لكل الشحنات في الذرات مأخوذة معاً. وفي عينة كبيرة قد يصل مجموع الشحنات إلى كمية كبيرة من الشحنات الأساسية.
طرق شحن الأجسام
الدلك:- وهي دلك مادتين مع بعضهما بحيث احداهما قابلة لفقد الإلكترونات وأخرى قابلة لكسبها (تستخدم للمواد العازلة فقط).
اللمس:- أن يتم شحن جسم عن طريق ملامسته مع جسم آخر مشحون فيشحن بنفس نوع شحنة الجسم المشحون.
الحث (التأثير):- وهي تقريب جسم مشحون من آخر غير مشحون دون أن يلامسه،عندها يشحن الطرف القريب بشحنة مخالفة لشحنة الجسم المشحون والطرف البعيد بشحبة مشابهة(تستخدم للأجسام الموصلة فقط) – تذكر أن الشحنات المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب.
في الذرات يملك الإلكترون شحنة سالبة أساسية والبروتون يحمل شحنة موجبة وهذان النوعان من الشحنات متعادلين في المقدار ولكنهما متعاكسين في الإشارة. في ذرة مادةٍ معينة تحدث الشحنة الكهربائية عندما يكون عدد البروتونات في النواة لا يُعادل عدد الإلكترونات المحيطة بالنواة . وعندما يكون هناك الكترونات أكثر من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة سالبة، وعندما يكون هناك الكترونات أقل من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة موجبة. تكون كمية الشحنة التي تحملها الذرة هي دائماً من مضاعفات الشحنة الأساسية وهي الشحنة التي يحملها الكترون واحد أو بروتون واحد. إن الجزيء أو الذرة أو أي جسيم له شحنة سالبة يملك قطبية كهربائية سالبة وأي جزيء أو ذرة أو أي جسيم له شحنة موجبة يملك قطبية كهربائية موجبة.
أي جسيم مشحون هو جسيم مكون من مجموعة من الذرات المشحونة وبالتالي فإن مجموع الشحنات في الجسيم يُساوي المجموع الحسابي – مع أخذ القطبية بعين الاعتبار – لكل الشحنات في الذرات مأخوذة معاً. وفي عينة كبيرة قد يصل مجموع الشحنات إلى كمية كبيرة من الشحنات الأساسية.
طرق شحن الأجسام
الدلك:- وهي دلك مادتين مع بعضهما بحيث احداهما قابلة لفقد الإلكترونات وأخرى قابلة لكسبها (تستخدم للمواد العازلة فقط).
اللمس:- أن يتم شحن جسم عن طريق ملامسته مع جسم آخر مشحون فيشحن بنفس نوع شحنة الجسم المشحون.
الحث (التأثير):- وهي تقريب جسم مشحون من آخر غير مشحون دون أن يلامسه،عندها يشحن الطرف القريب بشحنة مخالفة لشحنة الجسم المشحون والطرف البعيد بشحبة مشابهة(تستخدم للأجسام الموصلة فقط) – تذكر أن الشحنات المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب.
قانون كولوم
نص قانون كولوم
تتناسب القوى الكهربائية المتبادلة بين شحنتين تناسبا طرديا مع قيمة كل منهما وعكسيا مع مربع السافة بينهما.
الصيغة الرياضية
ق = (أ×ش1×ش2) ÷ ف^2 حيث:-
ق:- القوة الكهربائية وتقاس "نيوتن"
أ:- ثابت كولوم ويعتمد على مادة الوسط ويساوي 9×10^9 نيوتن.م2^/كولوم^2
ف:- المسافة بين الشحنتين وتقاس"م(متر)"
ش1،ش2:- قيمة الشحنتين وتقاس "كولوم"
تعريف الكولوم
هو مقدار الشحنة التي إذا وضعت في الفراغ على بعد متر واحد من شحنة أخرى مماثلة لها أثرت عليها بقوة مقدارها 9×10^9 نيوتن.
العوامل التي تعتمد عليها القوة المتبادلة بين الشحنات النقطية
(شحنات نقطية أي صغيرة الحجم أبعادها صغيرة جداً)
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->قيمة كل الشحنتين حيث تتناسب القوى طرديا مع قيمة كل منهما
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->المسافة بين الشحنتين وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->نوع الوسط الموجودة فيه
تتناسب القوى الكهربائية المتبادلة بين شحنتين تناسبا طرديا مع قيمة كل منهما وعكسيا مع مربع السافة بينهما.
الصيغة الرياضية
ق = (أ×ش1×ش2) ÷ ف^2 حيث:-
ق:- القوة الكهربائية وتقاس "نيوتن"
أ:- ثابت كولوم ويعتمد على مادة الوسط ويساوي 9×10^9 نيوتن.م2^/كولوم^2
ف:- المسافة بين الشحنتين وتقاس"م(متر)"
ش1،ش2:- قيمة الشحنتين وتقاس "كولوم"
تعريف الكولوم
هو مقدار الشحنة التي إذا وضعت في الفراغ على بعد متر واحد من شحنة أخرى مماثلة لها أثرت عليها بقوة مقدارها 9×10^9 نيوتن.
العوامل التي تعتمد عليها القوة المتبادلة بين الشحنات النقطية
(شحنات نقطية أي صغيرة الحجم أبعادها صغيرة جداً)
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->قيمة كل الشحنتين حيث تتناسب القوى طرديا مع قيمة كل منهما
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->المسافة بين الشحنتين وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->نوع الوسط الموجودة فيه
حساب المحصلة بين ثلاث شحنات نقطية
نتبع الخطوات التالية:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->نجد القوة بين الشحنة المطلوبة وإحدى الشحنات الأخرى فنكون قد حصلنا على ق1
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->نجد القوة بين الشحنة مطلوبة والشحنة الأخرى فنكون قد حصلنا على ق2
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->نجد محصلة القوتين فنكون قد حصلنا على (قح)
<!--[if !supportLists]-->4-<!--[endif]-->نجد إتجاه المحصله
ولإيجاد المحصلة نستخدم أحد هذه القوانين:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->قح = ق1+ق2 إذا كانت القوتين بنفس الإتجاه
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->قح = ق1-ق2 (القيمة المطلقة) إذا كانت القوتين متعاكستين في اللإتجاه
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->قح = (ق1^2+ق2^2+2×ق1×ق2×جتاΘ)√ (المعادلة كاملة تحت الجذر)
إذا كانت بينهم زاوية حيث يتم تعويض قيمة الزاوية مكان Θ
ملاحظة :- لا تعوض الإشارة السالبة في القانون وإنما تستخدم فقط لتحديد الإتجاه.
مثال :- شحنتان كهربائيتان نقطيتان وضعتا في الفراغ، ش1=2×10^-6 كولوم ش2=-3×10^-7 ، أوجد القوة المتبادلة بينهما إذا علمت أن المسافة بينهما 30سم.
الحل :- ق=(أ×ش1×ش2)÷ف^2
(9×10^9×2×10^-6×3×10^-7)÷3.^2 = ( 9×6×10^-4)÷09.
=( 9×6×10^-4)÷9×10^-2 = ( 6×10^-4)÷10^-2 = 6.نيوتن
نتبع الخطوات التالية:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->نجد القوة بين الشحنة المطلوبة وإحدى الشحنات الأخرى فنكون قد حصلنا على ق1
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->نجد القوة بين الشحنة مطلوبة والشحنة الأخرى فنكون قد حصلنا على ق2
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->نجد محصلة القوتين فنكون قد حصلنا على (قح)
<!--[if !supportLists]-->4-<!--[endif]-->نجد إتجاه المحصله
ولإيجاد المحصلة نستخدم أحد هذه القوانين:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->قح = ق1+ق2 إذا كانت القوتين بنفس الإتجاه
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->قح = ق1-ق2 (القيمة المطلقة) إذا كانت القوتين متعاكستين في اللإتجاه
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->قح = (ق1^2+ق2^2+2×ق1×ق2×جتاΘ)√ (المعادلة كاملة تحت الجذر)
إذا كانت بينهم زاوية حيث يتم تعويض قيمة الزاوية مكان Θ
ملاحظة :- لا تعوض الإشارة السالبة في القانون وإنما تستخدم فقط لتحديد الإتجاه.
مثال :- شحنتان كهربائيتان نقطيتان وضعتا في الفراغ، ش1=2×10^-6 كولوم ش2=-3×10^-7 ، أوجد القوة المتبادلة بينهما إذا علمت أن المسافة بينهما 30سم.
الحل :- ق=(أ×ش1×ش2)÷ف^2
(9×10^9×2×10^-6×3×10^-7)÷3.^2 = ( 9×6×10^-4)÷09.
=( 9×6×10^-4)÷9×10^-2 = ( 6×10^-4)÷10^-2 = 6.نيوتن
هذا مثال مبسط جدا هناك أمثلة صعبه بحيث يكون هناك ثلالثة شحنات فعيك حينها إيجاد المحصلة ثم إيجاد الإتجاة باستخادم خصائص المثلث والزوايا ونظريات أخرى
المجال الكهربائي
هو المنطقة المحيطة بالشحنة التي تظهر منها القوة الكهربائية للشحنة.
شدة المجال الكهربائي
هو مقدار القوة التي تؤثر فيها الشحنة على شحنة اختبار موضوعه في مجال هذه الشحنة.
الصيغة الرياضية للمجال الكهربائي
م=ق÷ش حيث:-
م:- شدة المجال وتقاس "نيوتن/كولوم"
ق:- القوة الكهربائية وتقاس "نيوتن"
ش:- مقدار شحنة الإختبار وتقاس "كولوم"
أو
م=(أ×ش)÷ف^2 حيث:-
أ:- ثابت كولوم ويعتمد على مادة الوسط ويساوي 9×10^9 نيوتن.م2^/كولوم^2
ش:- مقدار الشحنة ويقاس "كولوم"
ف:- المسافة بين الشحنة والنقطة المراد إيجاد المجال فيها وتقاس "م(متر)"
إذا كان هناك أكثر من شحنة نقطية وأردنا حساب المجال الناتج عنها عند نقطة معينة نتبع الخطوات التالية:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->نجد المجال الناتج من ش1عند النقطة ويكون م1
2- نجد الناتج عن ش2 عند النقطة ويكون م2
3- نجد محصلة المجالات فنكون قد حصلنا على (مح)
4- نجد إتجاه المحصله
ولإيجاد المحصلة نستخدم أحد هذه القوانين:-
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->مح = م1+م2 إذا كانت القوتين بنفس الإتجاه
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->مح = م1-م2 (القيمة المطلقة) إذا كانت القوتين متعاكستين في اللإتجاه
<!--[if !supportLists]-->4-<!--[endif]-->مح = (م1^2+م2^2+2×م1×م2×جتاΘ)√ (المعادلة كاملة تحت الجذر)
إذا كانت بينهم زاوية حيث يتم تعويض قيمة الزاوية مكان Θ
مثال :-شحنة نقطية مقدارها 2×10^-8وضعت في الهواء،أوجد شدة المجال الناتج عنها عند نقطة تبعد عنها 30سم.
الحل :-
م=(أ×ش)÷ف^2
(9×10^9×2×10^-8)÷3.^2
=( 18×10)÷(9×10^-2) = ×10^3 نيوتن/كولوم.
مثال2:- بروتون يوجد داخل مجال منتظم مقداره 5×10^4نيوتن/كولوم ، أوجد تسارع البروتون إذا علمت أن كتلته 9.1×10^-31 غرام ، وشحنة البروتون 1.6×10^-19 كولوم.
الحل :-
م=ق÷ش ومنه ق=م×ش ومنه ك×ت=م×ش
9.1×10^-31×ت=5×10^4×1.6×10^-19 =
9.1×10^-31×ت=8×10^-15
ت=(8×10-15)÷(9×10-31)
ت=88888.×10^16 م/ث^2
خطوط المجال الكهربائي
خطوط وهمية تبين مسار وإتجاه حركة شحنة إختبار موجبة توضع في النقطة المراد إيجاد شدة المجال عليها.
خصائص خطوط المجال:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->خطوط وهمية تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل في السالبة.
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->لا تتقاطع.
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->تدل كثافة الخطوط على قيمة شدة المجال في المنطقةحيث تتناسب طرديا معها.
المجال المنتظم
هو المجال الذي قيمته ثابته عند جميع النقاط ويمكن الحصول عليه من خلال صفيحتين متوازيتين مشحونتين بنفس مقدار الشحنة لكن الأولى موجبة والثانية سالبة.
مثال :-مجال منتظم مقداره 2×10^3 نيوتن/كولوم ، وضعت عليع شحنة مقدارها 2×10^-7 كولوم ، أوجد مقدار القوة التي تتأثر بها.
الحل :-
م=ق÷ش
2×10^3=ق÷2×10^-7
ق=2×10^3×2×10^-7
ق=4×10^-4 نيوتن
أسئلة:-
1-أ ب ج مثلث قائم الزاوية في ب فيه أب=2.م ب ج=3.م وضعت ش1 عند أ ومقدارها 3×10^-6 كولوم وش2 عند ب = 4×10^-7 كولوم وش3 عند ج =1×10^-7 كولوم ، أوجد مقدار وإتجاه القوى المؤثرة في ش2؟؟؟
2-أ ب ج مثلث فيه الزاوية ب =60 أب=3.م ب ج =2.م وضعت ش1 عند أ=2×10^-8 كولوم و ش2 عند جـ=5×10^-8كولوم ش3 عند ب=4×10^-8 كولوم ، أوجد مقدار وإتجاه القوى المؤثره في ش3.
3-ش1=1×10^-7 كولوم ش2=4×10^-7 كولوم المسافه بينهما6.م ، أين يجب وضع ش3 حتى تكون محصلة القوى عليها صفر؟؟؟؟
4-ش1=2×10^-8 كولوم ش2=3×10^-8 كولوم ش3=-4×10^-8 كولوم ، المسافه بين ش2 و ش3.م ، أوجد شدة المجال الكلي عند نقطة على يمين ش1 تبعد عنها 1.م وجميعها على استقامه واحده.
5-أ ب ج د مربع طول ضلعه 2.م ، وضعت ش1 على أ مقدارها 2×10^-7 كولوم و ش2 عند ب=3×10^-7 كولوم ش3 عند ج=1×10^-7 كولوم ش4 عند د=4×10^-7 كولوم ، أوجد محصلة القوى على ش3.
6-مجال منتظم مقداره 5×10^3 نيوتن/كولوم ، دخله إلكترون ، أوجد تسارع الإلكترون داخل المجال إذا علمت أن شحنته -1.6×10^-19 كولوم وكتلته 9.1×10^-31 غرام.
ملاحظات:-
ميكروكولوم=1×10^-6كولوم
نانوكولوم=1×10^-9كولوم
هو المنطقة المحيطة بالشحنة التي تظهر منها القوة الكهربائية للشحنة.
شدة المجال الكهربائي
هو مقدار القوة التي تؤثر فيها الشحنة على شحنة اختبار موضوعه في مجال هذه الشحنة.
الصيغة الرياضية للمجال الكهربائي
م=ق÷ش حيث:-
م:- شدة المجال وتقاس "نيوتن/كولوم"
ق:- القوة الكهربائية وتقاس "نيوتن"
ش:- مقدار شحنة الإختبار وتقاس "كولوم"
أو
م=(أ×ش)÷ف^2 حيث:-
أ:- ثابت كولوم ويعتمد على مادة الوسط ويساوي 9×10^9 نيوتن.م2^/كولوم^2
ش:- مقدار الشحنة ويقاس "كولوم"
ف:- المسافة بين الشحنة والنقطة المراد إيجاد المجال فيها وتقاس "م(متر)"
إذا كان هناك أكثر من شحنة نقطية وأردنا حساب المجال الناتج عنها عند نقطة معينة نتبع الخطوات التالية:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->نجد المجال الناتج من ش1عند النقطة ويكون م1
2- نجد الناتج عن ش2 عند النقطة ويكون م2
3- نجد محصلة المجالات فنكون قد حصلنا على (مح)
4- نجد إتجاه المحصله
ولإيجاد المحصلة نستخدم أحد هذه القوانين:-
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->مح = م1+م2 إذا كانت القوتين بنفس الإتجاه
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->مح = م1-م2 (القيمة المطلقة) إذا كانت القوتين متعاكستين في اللإتجاه
<!--[if !supportLists]-->4-<!--[endif]-->مح = (م1^2+م2^2+2×م1×م2×جتاΘ)√ (المعادلة كاملة تحت الجذر)
إذا كانت بينهم زاوية حيث يتم تعويض قيمة الزاوية مكان Θ
مثال :-شحنة نقطية مقدارها 2×10^-8وضعت في الهواء،أوجد شدة المجال الناتج عنها عند نقطة تبعد عنها 30سم.
الحل :-
م=(أ×ش)÷ف^2
(9×10^9×2×10^-8)÷3.^2
=( 18×10)÷(9×10^-2) = ×10^3 نيوتن/كولوم.
مثال2:- بروتون يوجد داخل مجال منتظم مقداره 5×10^4نيوتن/كولوم ، أوجد تسارع البروتون إذا علمت أن كتلته 9.1×10^-31 غرام ، وشحنة البروتون 1.6×10^-19 كولوم.
الحل :-
م=ق÷ش ومنه ق=م×ش ومنه ك×ت=م×ش
9.1×10^-31×ت=5×10^4×1.6×10^-19 =
9.1×10^-31×ت=8×10^-15
ت=(8×10-15)÷(9×10-31)
ت=88888.×10^16 م/ث^2
خطوط المجال الكهربائي
خطوط وهمية تبين مسار وإتجاه حركة شحنة إختبار موجبة توضع في النقطة المراد إيجاد شدة المجال عليها.
خصائص خطوط المجال:-
<!--[if !supportLists]-->1-<!--[endif]-->خطوط وهمية تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل في السالبة.
<!--[if !supportLists]-->2-<!--[endif]-->لا تتقاطع.
<!--[if !supportLists]-->3-<!--[endif]-->تدل كثافة الخطوط على قيمة شدة المجال في المنطقةحيث تتناسب طرديا معها.
المجال المنتظم
هو المجال الذي قيمته ثابته عند جميع النقاط ويمكن الحصول عليه من خلال صفيحتين متوازيتين مشحونتين بنفس مقدار الشحنة لكن الأولى موجبة والثانية سالبة.
مثال :-مجال منتظم مقداره 2×10^3 نيوتن/كولوم ، وضعت عليع شحنة مقدارها 2×10^-7 كولوم ، أوجد مقدار القوة التي تتأثر بها.
الحل :-
م=ق÷ش
2×10^3=ق÷2×10^-7
ق=2×10^3×2×10^-7
ق=4×10^-4 نيوتن
أسئلة:-
1-أ ب ج مثلث قائم الزاوية في ب فيه أب=2.م ب ج=3.م وضعت ش1 عند أ ومقدارها 3×10^-6 كولوم وش2 عند ب = 4×10^-7 كولوم وش3 عند ج =1×10^-7 كولوم ، أوجد مقدار وإتجاه القوى المؤثرة في ش2؟؟؟
2-أ ب ج مثلث فيه الزاوية ب =60 أب=3.م ب ج =2.م وضعت ش1 عند أ=2×10^-8 كولوم و ش2 عند جـ=5×10^-8كولوم ش3 عند ب=4×10^-8 كولوم ، أوجد مقدار وإتجاه القوى المؤثره في ش3.
3-ش1=1×10^-7 كولوم ش2=4×10^-7 كولوم المسافه بينهما6.م ، أين يجب وضع ش3 حتى تكون محصلة القوى عليها صفر؟؟؟؟
4-ش1=2×10^-8 كولوم ش2=3×10^-8 كولوم ش3=-4×10^-8 كولوم ، المسافه بين ش2 و ش3.م ، أوجد شدة المجال الكلي عند نقطة على يمين ش1 تبعد عنها 1.م وجميعها على استقامه واحده.
5-أ ب ج د مربع طول ضلعه 2.م ، وضعت ش1 على أ مقدارها 2×10^-7 كولوم و ش2 عند ب=3×10^-7 كولوم ش3 عند ج=1×10^-7 كولوم ش4 عند د=4×10^-7 كولوم ، أوجد محصلة القوى على ش3.
6-مجال منتظم مقداره 5×10^3 نيوتن/كولوم ، دخله إلكترون ، أوجد تسارع الإلكترون داخل المجال إذا علمت أن شحنته -1.6×10^-19 كولوم وكتلته 9.1×10^-31 غرام.
ملاحظات:-
ميكروكولوم=1×10^-6كولوم
نانوكولوم=1×10^-9كولوم
