12AP.5_29 Electrostatic charge and force · Web viewلذلك من المناسب التعامل...

1

الكهربية والقوة الساكنة Electrostatic charge and forceالكهرباء [Type text]

2


الكهربائي المجال مفهوم على التعرف في دراستنا نبدأ

الجاذبية، في نيوتن لمجال شيوعا األكثر الموقف إلى بنظرة

دوران أن إذ الشمسية، بالمجموعة الذرة هت شب فطالما

الشمس، حول الكواكب دوران يشبه النواة حول االلكترونات

فإن والمسافة الحجم مقاييس االعتبار في األخذ ومع

بين المسافة تقريبا تماثل والنواة االلكترونات بين المسافة

. افترضها كما جسمين بين التجاذب فقوة والشمس الكواكب

أثناء األرض حركة في تؤثر الكتلي للجذب قانونه في نيوتن

الشاسعة المسافة من الرغم على الشمس حول دورانها

بعد عن بالتأثير يعرف ما وهذا يفصلها الذي والفراغ بينهما

Action at a Distance .لها تقب التي العملية الحقيقة هذه

العلماء من الكثير سببها يعرف لم تفسير دون الناس

عشر التاسع القرن من األولى العقود حتى آنذاك والمفكرين

فاراداي ) ميشيل اإلنكليزي الفيزيائي العالم جاء -1791عندما

القوى( 1867 يصف الذي الكهربائي المجال بمفهوم

المشحونة األجسام بها تؤثر التي والتي الكهربائية البعض بعضها على

. الجسمين بين يفصل الذي الحيز في ما بطريقة تكمن

الكهربائي ويعرف أنه Electric field المجال على

جسم أي على الكهربائية القوة تأثير فيها تظهر التي المنطقة

أجسام . عدة هناك تكون وعندما المنطقة هذه يدخل مشحون

القوى هذه ومحصلة قوى عدة تتولد المنطقة في مشحونة

. القوى لهذه االتجاهي المجموع هي : نوعان الكهربائي والمجالالمنتظم الكهربائي Uniform Electric fieldالمجال

وتكون و واتجاها مقدارا ثابتة شدته تكون الذي المجال هو

. الكثافة نفس ولها ومتوازية مستقيمة خطوطهالمقصود باألجسام المشحونة هي تلك األجسام التي تمتلك شحنة

فائضة ناتجة أما عن فائض في عدد االلكترونات )سالبة الشحنة( أونقصا فبها.

3

الكهربية والقوة الساكنة Electrostatic charge and forceالكهرباء

الكهربائي dleiF cirtcelE المجال 1.92.A21األهداف

ويذكر الكهربائي المجال يعرف.أنواعه

المجال على أمثلة يرسم.الكهربي

الكهربي المجال شدة .يعرفشحنة على المؤثرة القوة يحسب

كهربي مجال . فياتجاه هو المجال اتجاه أن يستنتج

الشحنة على المؤثرة القوة.الموجبة

الكهربي المجال تأثير يفسرالجسم المنتظم حركة على

.المشحونالمجال في العالقة يستنتج.المنتظم

العالقات مستخدما مسائل حلوالشحنة القوة تربط التي

والجهد الكهربي .والمجال

األساسية المصطلحاتالكهربائي المجال

dleiF cirtcelEالمنتظم الكهربائي المجال

dleif cirtcelE mrofinUمنتظم الغير الكهربائي المجال

cirtcelE mrofinu-noNdleif

شحنةegrahC

مشحون جسيم selcitrap degrahC

اختبارية شحنة egrahc tseT

الكهربائي المجال شدة htgnerts dleif cirtcelE

الكهربائية القوةecrof cirtcelE

الجهد فرقecnereffid laitnetoP

[Type text]

عليه : الحصول لوحين طريقة بين ما الكهربائي المجال

إحداها متساويتين بشحنتين مشحونين متوازيين معدنيين

. سالبة واألخرى موجبة

4


12A.29.1

.

[Type text]

المنتظم غير الكهربي Non uniformالمجال

Electric field . متوازية غير المجال خطوط فيه يكون والذي

يمثل في الشكل مختلفتين لشحنتين الكهربائي المجال

كل في المجال اتجاه عن تعبر واألسهم مختلفتين، حالتين

حالة.

البرق سحابتين بين يحدث الذيالشحنة تحمل أحدها

الكهربائيةالشحنة تحمل واألخرى

الموجبة الكهربائيةصوت الضوء هذا ويعقب

السماء من قادم عاليسمى ما وهو

من نوعان هناكالكهربية:

الساكنة- 1 الكهربية) االستاتيكيه)

تنتج التي الكهرباء هيالشحنات تراكم عن

األجسام ) على الكهربائية. سريانها( دون المعزولة

المتحركة- 2 الكهرباء

عن الناتجة الكهرباء هيالشحنات سريان

خالل الكهربائيةما مكونه الموصالت

. الكهربائي بالتيار يسمي

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Lightning_NOAA.jpg

5


12A.29.1

[Type text]

كهربي مجال في مشحون جسيم حركةموجبة نقطية لشحنة الكهربي المجال يبين التالي الشكل

شحنات على المجالين هذين تأثير وسندرس سالبة وأخرىوسالبة موجبة

: نجد الدراسة هذه منفي -1 تكون الموجبة الشحنة على المؤثرة القوة الحالتين في

. الكهربي المجال اتجاه

في -2 تكون السالبة الشحنة على المؤثرة القوة الحالتين في. الكهربي المجال اتجاه عكس اتجاه

تظهر -3 تتجاذب المختلفة والشحنات تتنافر المتشابه الشحنات. الشكل في الحاالت جميع في

ثالثي -4 يكون السالبة أو الموجبة الشحنات حول الكهربي المجالاألبعاد.

خطوط -5 تسمى بخطوط ل يمث الشحنات حول الكهربي المجالاتجاه يمثل واتجاهها الكهربية القوة خطوط أو الكهربي المجال

. المجال شدة يمثل وتراصها المجالتعريف المجال ويمكن الشحنة خط تسلكه الذي المسار بأنه

.qoالموجبة المجال داخل

باتجاه -6 الموجبة الشحنة من يكون المجال اتجاه أن دائما نعتبر. السالبة الشحنة

6


12A.29.1

[Type text]

نيوتن -7 لقانون المشحونة األجسام بين الكهربية القوى تخضعالثالث.

الكهربي -8 المجال شدة نقطة Eتعرف النسبة عند بأنه. الشحنة هذه ومقدار االختبارية الشحنة على المؤثرة القوة بين

الموجبة الشحنات وحدة على المؤثرة القوة بأنها أيضا وتعرف. النقطة تلك عند الموضوعة

: التالية العالقة نستنتج الكهربي المجال شدة تعريف خالل منE= Fqo

E=Fq

حيث:

F نيوتن ووحدتها الكهربائية Nالقوة q ووحدتها Cالشحنة E ووحدتها المجال Nشدة /C

متجهه كمية الكهربي المجال .وشدة

مثال:مقدارها موجبة نقطية كهربائية عند 9C−10×2 شحنة وضعت

مقدارها بقوة فتأثرت كهربي مجال في 6−10×4نقطة N

؟ النقطة تلك في الكهربائي المجال شدة احسبالحل :

E=Fq

E=4×10−6

2×10−9

E=2×103N /C

7


12A.29.1

[Type text]

المنتظم الكهربي المجال يبين التالي لوحين Eالشكل بينالشحنة سالب واآلخر الشحنة موجب أحدهما متوازيين

اللوحين بين dوالمسافة

النقطتين ) بين اللوحين بين الجهد فرق (bو aيعرفبأنه :

. النقطتين بين الموجبة الشحنات وحدة لنقل الالزم الشغل

V=W∆أي q

أن W=Fdوبما

∆V=Fdq

أن وبما∆Vd

=Fq

=E

E=Vd المنتظم الكهربائي المجال في إذا

V بوحدة ويقاس اللوحين بين الجهد Vفرق d بوحدة وتقاس اللوحين بين mالمسافة

E بوحدة ويقاس المجال Vشدة /m مثال:

8


12A.29.1

[Type text]

الكهربي المجال شدة واحسب الشكل على البيانات استخدم . اللوحين بين

E=Vd

E= 600.03

=2000 v/m

مثال:بينهما الجهد فرق متوازيان معدنيان والمسافة 120vلوحان

اللوحين . 0.04mبين القوة احسب الشكل في كماشحنته مشحون جسيم على المؤثرة q=5×10−6الكهربائية c.

E=Vd

E= 1200.04

=3000 v/m

F=q E

F=5×10−6×3000=0.015N

9


12A.29.2األهداف

القانون مستخدما المشحون للجسيم نتيجة الكهربي المجال على و الهواء في أكثر أو شحنتين بين القوة يربط الذي كولوم قانون ويطبق يذكر

كولوم قانون مستخدما المسائل .يحل

األساسية المصطلحات

طرديا يتناسب lanoitroporp yltceriD

عكسيا يتناسب lanoitroporp ylesrevnI

كولوم ثابت K tnatsnoc s’bmoluoC

النقطية الشحناتsegrahC tnioP

للفراغ الكهربائية النفاذية معامل muucaV fo ytivittimreP

[Type text]

كولوم ) دي أوغسطين تشارلز الفرنسي العالم -1736يعدفي( 1806 عشر الثامن القرن في األوائل الرواد من واحدا

العاملة للقوى عملية بقياسات قام من أول فهو الكهربائية، . استطاع القياسات هذه حصيلة ومن المشحونة األجسام بين

عام الشهير قانونه عرف 1785صياغة كولوم الذي بقانونوهو :

نقطيتين شحنتين بين المتبادلة الكهربائية القوة مقدار عكسيا ويتناسب مقداريهما ضرب حاصل مع طرديا يتناسب

. باختالف المقدار ويختلف مركزيهما بين المسافة مربع مع. بينهما الفاصل الوسط

أنها) باعتبار كهربائية شحنة أنها منه يقصد نقطية شحنة لفظ) واحدة نقطة في مركزة

شحنتان الشكل في تفصلهما q2و q1نقطيتان

مقدارها في rمسافةالقوة . فإن الفراغ

: بينهما المتبادلة الكهربية

كولوم Coulomb's Lawقانون

10


12A.29.2

[Type text]

F∝q1q2

r2

ومنه:

F=conctant ×q1q2

r2

هو الفراغ في الثابت أن وجد K= 1

4π εo= 1

4 π ×8.85×10−12=9×109N m2/C2

كولوم لقانون الرياضية الصورة فتكون

F=K ×q1q2

r2

K وحدته كولوم Nثابت m2/C2

r بالمتر تقاس الشحنتين بين mالمسافة q1 , q2 الكولوم ووحدتهما الشحنتان Cمقدار F بالنيوتن تقاس الشحنتين بين المتبادلة الكهربائية Nالقوةϵ o : والهواء للفراغ الكهربائية النفاذية معامل

ثابت مقدار ϵوهو o=8.85×10−12C2/N m2

:مثالاألولى شحنتين بين المتبادلة الكهربائية القوة مقدار 2+ما μc

والثانية +5 μc مسافة ؟ 2mتفصلهما

الحل:

F=K ×q1q2

r2

F=9×109× 2×10−6×5×10−6

22 =0.0225 N

مثال :

11


بينهما التنافر قوة كانت إذا إلكترونين بين المسافة احسب1.0N ( االلكترون شحنة كانت .qe=1.6×10−19Cاذا

الحل:

F=K ×q1q2

r2

r2=K ×q1q2

F

r2=9×109× 1.6×10−19×1.6×10−19

1=2.3×10−28m2

r=√2.3×10−28=4.8×10−14m

12


12A.29.2

كرويان A موصالن B و لهما مماثل موصل C وضع الموصل يالمس A بحيث ، من كل شحن A C و واحدة منهما كل على الشحنة كمية إذا الحجم نفس يمتلكان ولكونهما مشحون بجسم

أنها q ولنفرضالموصلين شحن ثم ، معينة بزاوية الخيط للي الالزمة القوة حسب بينهما والمسافة بينهما الكهربائية القوة بين العالقة يدرس ولكي ، و شحنتاهما أن أي

A C و بينهما المسافة وغير متساوية r بشحنة الموصل انحراف على التنافر قوة عملت A بحيث أن إلى توصل المسافة تغير مع مرات عدة العملية وبإعادة التنافر قوة كولوم حسب خاللها من معينة :بزاوية

الموصلين بشحن قام ، موصل كل على الشحنة وكمية الكهربية القوة بين العالقة A ولدراسة C والموصل المس ثم السابقة الشحنة C بنفس الحجم في مماثل أخر D بموصل شحنة فأصبحت مشحون C غير شحنة أي عليه كانت ما C نصف شحنة A نصف ، الموصل المسافة D وبإزالة r ولكون A بين C و أن إلى توصل مرات عدة العملية وبإعادة النصف إلى قلت التنافر قوة أن وجد تتغير لم

كولوم قانون باسمه سمي الذي القانون إلى توصل بعدها

[Type text]

مثال:, نقطية شحنات q1ثالث ,q2 ,q3 الشكل في تظهر مواضعها

محصلة. مقدار لحساب الشكل من البيانات استخدم التاليالشحنة على المؤثرة الكهربائية .q3القوى

الحل:

تؤثر التي القوة نحسبالشحنتين من كل بها

q1 ,q2 الشحنة , q3على

13


F=K ×q1q2

r2

F13=K×q1q3

r2

F13=9×109× 6×10−6×4 .5×10−6

0.032 =270N

F23=9×109× 8,2×10−6×4 .5×10−6

0.042 =207.5N

متعامدتان القوتان ان يتضح التالي الشكل من

Fفالمحصلة

F=√F132+F23

2

F=√(270)2+(207.5)2=340.5 N

14


12A.29.2

[Type text]

نقطية شحنة بجانب الكهربي المجال .qشدة

المجال شدة لحسابنقطة عند Pالكهربي

مسافة شحنة rتبعد عن qنقطية

شحنة وجود نفترضموجبة عند qoاختبارية

Pالنقطة

كولوم قانون نستخدمالمتبادلة القوة لحساب

بينهما

F=K ×qqor2

: بالعالقة تعطى المجال شدة أن وبما

E= Fqo

شحنة مجال في نقطة أي عند المجال شدة تحسب إذا: بالعالقة نقطية

E=K× qr2

مثال:تبعد نقطة عند المجال شدة نقطية 0.5mاحسب شحنة عن

مقدارها .+4×10−9C

الحل:

E=K× qr2

E=9×109× 4×10−9

0.52 =144 N /C

15


12A.29.2

[Type text]

مثال:

مقدارهما تفصلهما 8C−10×5−و 8C−10×10+شحنتانمقدارها :20cmمسافة التالي الشكل في كما

منتصف- 1 عند واتجاهه الكهربائي المجال شدة مقدار أوجد ، بينهما واتجاهها- 2المسافة الكهربائية القوة مقدار احسب

. النقطة هذه في وضع الكترون على المؤثرة

الحل:الكهربائي- 1 المجال شدتي q2و q1للشحنتين E2و E1نحسب

يأتي : كما الشحنتين بين المسافة منتصف عند انفراد على

E1=K ×qr2 =9×109× 5×10−8

0.12 =4.5×104N /C

E2=K×qr2 =9×109× 10×10−8

0.12 =9×104N /C

الشحنة عن الناشئ المجال أن اتجاه q1وبما بنفس يكون

الشحنة عن الناشئ فأن : q2المجال اليسار، باتجاه أيE=E1+E2

E=4.5×104+9×104=13.5×104N /C

اإللكترون )- 2 على المؤثرة منتصف( eالقوة في الموضوع

الشحنتين بين المسافةF=q E=1.6×10−19×13.5×104=2.16×10−14N

16


الكـهربائي laitnetoP cirtcelE الجهد 3.92.A21األهداف

كهربي مجال في نقطة عند الكهربي الجهد يعرفالكهربائية الوضع طاقة .يحسب

الجهد وفرق الوضع طاقة قوانين مستخدما مسائل .حل


laitnetoP cirtcelEالكـهربائي الجهد

ecnereffid laitnetoPالجهد فرق

ygrene laitnetoP cirtcelE

الكهربائية الوضع طاقة

[Type text]

كهربائية خاصية هناك الكهربي المجال في نقطة أي عندالكهربي الجهد تسمى المجال نقاط من نقطة كل .Vتكتسبها

. عددية كمية وهي

المجال : في لنقطة الكهربي الجهد ويعرف

وحدة لنقل المبذول الشغلماال من الموجبة الشحنات. النقطة تلك إلى نهاية

في الكهربي الجهد أن وبمالذا صفرا، يساوي نهاية ماالوفي الكهربي الجهد هو الحالة هذه في الجهد فرق أن نعتبر

. المطلق الكهربي الجهد يسمى األحيان بعض

للجهد الرياضية الصيغة إلى نتوصل أن يمكن التعريف ومنالكهربي:

V=Wq

حيث: W الشحنة لنقل المجال قوة تبذله الذي الشغل qهو

. النقطة الى ماالنهاية منالفولت بوحدة الكهربي الجهد =Volt=vويقاس JC

نقطتين أما بين الجهد بأنه :فرق فيعرف

بين الموجبة الكهربائية الشحنات وحدة لنقل المبذول الشغلالنقطتين.

المسار على يعتمد ال المجال في نقطتين بين الجهد فرق. المسار على يعتمد ال الشغل ألن بينهما

المقابل : الشكل في

17


12A.29.3

[Type text]

بين الجهد فرق حساب أردنا :Bو Aلو

∆V=45−30=15 v

من كولوم واحد لنقل المبذول الشغل أن يعني Aوهذا15يساوي Bإلى J

تساوي كهربائية وضع طاقة اكتسب أنه 15Jأي

: التالي الشكل على العالقة نكتب أن نستطيع وبالتالي

EPE=W=V qEPE في الشحنة تكتسبها التي الكهربائية الوضع طاقة هي

المجال.

: بأنه الكهربائي للجهد آخر لتعريف التوصل يمكن إذا

تلك عند الكهربائية الشحنات لوحدة الكهربائية الوضع طاقةالنقطة.

: كهربي مجال في نقطة عند الكهربي الجهد

لشحنة كهربائيا مجاال يمثل المقابل الشكل . qنقطية

يتناسب الجهد أن قبل من استنتجنا وقدالشحنة مقدار مع بعد qطرديا مع وعكسيا

. الشحنة عن استخدام rالنقطة يمكن لذاالنقطة عند الجهد لحساب التالية Pالعالقة

V=K qr

عدة تأثير من نقطة عند الكهربي الجهد حساب أردنا إذا أما: فإن شحنات

V=±Kq1

r1± Kq2

r2±Kq3

r3±…

V=±K∑ qr أي

. عددية كمية الجهد ألن جبريا جمعا الجهود تجمع وهنا

18


12A.29.3

12A.29.3

[Type text]

مثال:بعد على الجهد نقطية 3cmاحسب شحنة 500من μC.

الحل :

V=K qr

V=9×109× 500×10−6

0.03=1.5×108 v

مثال:نقطية شحنات ثالث

+0.8×10−8C 8C−10×4−و في 8C−10×0.5+و واقعة جميعها

. xyالمستوي أوجد الشكل في المبينة المواقع في ومثبتة

األصل نقطة عند الكهربائي الجهد عن 0مقدار الناشئ

الشحنات.

V=±Kq1

r1± Kq2

r2±Kq3

r3

V=+9×109× 0.5×10−8

0.05−9×109× 4×10−8

0.1+9×109× 0.8×10−8

0.05

V=900−3600+1440=−1260 v

فولت eVاإللكترون

19


12A.29.3

[Type text]

للوحدات الدولي النظام في الشغل أو الطاقة وحدة SIإن . التعامل عند جدا كبيرة تعتبر الوحدة هذه أن غير الجول هي

شحنات ) أو بروتونات الكترونات، األولية الجسيمات مع ) الفيزياء حقل في بها نلتقي التي األيونات من صغيرة

للطاقة. أخرى وحدة مع التعامل المناسب من لذلك النوويةفولت اإللكترون وهي الجول من مالئمة وأكثر eVأصغر

إنه على ويعرفواحد جهد فرق خالل واحد إلكترون شحنة لنقل الالزم الشغل

فولت.

eV=1.6022×10−19 J

الجهد تساوي خطوط: بأنه الجهد متساوي خط يعرف

متساوي نقاطه جميع عند الكهربي الجهد يكون الذي الخطالكهربي المجال خطوط على عموديا الخط هذا ويكون

توضح التالية واألشكال. الجهد تساوي خطوط

الجهد- تساوي خطوط أالكهربي المجال في

نالحظ. حيث المنتظمعلى عمودية خطوط أنها

المجال خطوطالكهربي .

الجهد- تساوي خطوط ب . حيث نقطية شحنة لمجال

متحدة دوائر أنها نالحظالشحنة مركزها المركز

النقطية.

20


: استنتاجه يمكننا ماالنقطتين- 1 بين الجهد فرق الشكلين bو aأن كال في

. صفر يساوي

النقطتين- 2 بين شحنة أي لنقل المبذول الشغل bو aأن . صفر يساوي الشكلين كال في

بين- 3 شحنة ألي الكهربائية الوضع طاقة في التغير أن. bو aالنقطتين صفر يساوي الشكلين كال في

21


والجاذبية الكهربائية القوى مجاالت 4.92.A21األهداف

واالختالف التشابه أوجه حيث من العام والجذب الكهربية والمجاالت القوى نوعي بين .يقارن

حوضين بين الماء وسريان الجسمين بين الحرارة سريان جسمين بين الكهربائية الشحنات سريان يشبه نعم هل ؟ .اآلتية التجربة إجراء يمكن اإلجابة :لتأكيد

قماش :األدوات قطعة ، كهربائي كشاف ، عازل على محمولة معدنية كرةالتجربة : خطوات

-1 الكهربائية الشحنات من خلوها من لتتأكد الكهربائي الكشاف قرص إلى المعدنية الكرة ب .قر -2 آخر موصل جسم أي أو بيدك تالمسها أن دون القماش بقطعة بدلكها المعدنية الكرة .اشحن

-3 . الكشاف؟ لورقتي يحدث ماذا يتالمسا أن دون الكهربائي الكشاف قرص من المعدنية الكرة قربالكشاف ورقتا . تنفرج

[Type text]

كولوم و العام الجذب قانوني بين مقارنة

وجهالتماثل

العام الجذب كولوم قانون قانون

الصيغة×Fg=Gالرياضية

m1m2

r2F=K ×q1q2

r2

وجهالتشابه

طرديا تتناسب القوةضرب حاصل مع

فيزيائيتين كميتين عكسيا تتناسب القوة

المسافة مربع مع

طرديا تتناسب القوةضرب حاصل مع

فيزيائيتين كميتين تتناسب القوة

مربع مع عكسياالمسافة

وجهاالختالف

فقط- 1 جذب قوةالطردى- 2 التناسب

الكتلة مع للقوةالتناسب- 3 ثابت

G=6.67×10−11 N m2 / kg2

تنافر- 1 أو جذب قوىالطردى- 2 التناسب

الشحنة مع يكون للقوةالتناسب- 3 ثابت

K=9×109 N m2 / C2

القوى مجال و الجاذبية قوى مجال بين التماثالت

الكهربية

وجهالتماثل

الجاذبية الكهربى مجال المجال

المنطقة المجال هوبالقطعة المحيطة

جميع من الماديةفيها ويظهر الجهات

الجذب قوة آثارالمادي.

المحيطة المنطقة هومن الكهربية بالشحنة

ويظهر الجهات جميعالقوى آثار فيها

الكهربية.

22


12A.29.4

باألرض -4 المعدنية الكرة المس . األرض إلى الشحنة تتسرب بجسمك .أو

-5 أخرى؟ مرة الكشاف قرص من المعدنية الكرة قربالورقتان تنفرج .ال

تالحظ؟ . ماذا الثانية المرة في تنفرجا ولم األولى المرة في انفرجتا الكهربائي الكشاف ورقتي أن .حدث لما تفسيرا مشحونة أعط غير الكرة فأصبحت األرض إلى انتقلت قد الثانية الحالة في الكرة على الكهربائية الشحنة أن ؟ .

المنخفض الضغط إلى العالي الضغط من السائل انتقال ويشبه البارد والجسم الساخن الجسم بين الحرارة انتقال تماما يشبه واألرض الكرة بين الشحنات انتقال .إنآخر بجسم مالمسته عند إليه أو منه الكهربائية الشحنات انتقال يحدد الذي هو للجسم الكهربائي الجهد فكذلك ، آخر بجسم مالمسته عند إليه أو الجسم من الحرارة انتقال اتجاه تحدد التي هي الحرارة درجة أن .وكما

يتغير ال مستواه فإن الماء من إليه يضاف مهما أنه حيث البحر ماء مستوي ذلك ويشبه ، للصفر مساويا جهدها ويظل كبيرة الشحنات هذه كانت مهما الشحنات من كمية بأي تتأثر ال سطحها لكبر ولكن الكهربائية بالشحنات مليئة األرضية الكرة فإن ذلك غير الواقع ولكن ، مشحونة غير األرض أن لنا يوحي وهذا األرض إلى انتقلت الشحنات أن السابق النشاط من .تالحظ

[Type text]

شدة المجال

عندنقطة

g=Fgm

=Gmr 2

بأنه :- هوويعرفالمادي الجذب قوة

وحدة على المؤثرةتلك عند الكتل

النقطة.

بوحدة ويقاس N/Kg=m/ s2

متجهة كمية وهو

E=Fq

=Kqr2

بأنه :- القوة ويعرفعلى المؤثرة الكهربيةالموجبة الشحنات وحدة

. النقطة تلك عند

بوحدة ويقاسكولوم / N/Cنيوتن

متجهة كمية وهو

الجهد عند

نقطة

V=Epm

=gr

بأنه :- ويعرفلوحدة الوضع طاقة

تلك عند الكتلالنقطة

بوحدة :- ويقاسكجم / (¿جول

V=Wq

بأنه :- ويعرفلنقل المبذول الشغل

الشحنات وحدةنهاية ماال من الموجبةالنقطة تلك إلى

بوحدة :- ويقاسكولوم / ) (J/ Cجول

الفولت :- Voltأو سطوح تساوىالجهد

يتساوى أسطح هىأى عند الجاذبية جهد

عليها نقطة

يتساوى أسطح هىأى عند الكهربى الجهد

عليها نقطة

له قيمة وأكبر سالبة بقيم يكون الجاذبية مجال في الجهد. النهاية ما في صفر تكون

وأقل موجبة بقيم يكون الموجبة الشحنة مجال في الجهد. النهاية ما في صفر تكون له قيمة

له قيمة وأكبر سالبة بقيم يكون السالبة الشحنة مجال الجهد. النهاية ما في صفر تكون

بين الكتلي التجاذب قوة إلى الكهربي التنافر قوة بين النسبة

بحدود تكون الذرة في 1042إلكترونين

1.

23


roticapaC المكثف 5.92.A21األهداف

المكثف تركيب .يصفالمكثف وتفريغ شحن يتم كيف .يفسر

الكهربائية الدوائر في المكثف استخدامات بعض .يفسر

األساسية المصطلحاتroticapaC المكثف

مكثف شحنgnigrahC roticapaC

مكثف تفريغ roticapaC gnigrahcsiD

[Type text]

من الكاميرا تمكن التي الوحيدة الوسيلة هو الكاميرا فالشيقوم الفالش أن حيث و المغلقة األماكن في بوضوح التصوير

تحتاج فهي قصيرة زمنية فترة في الضوء من نبضة بإصدارمن هي الكاميرا في المستخدمة والبطارية عالي جهد إلى

لفالش 1.5النوع العالية الطاقة توفير يمكن فكيف ، فولتالكاميرا؟

صورة في الكهربية الطاقة بتخزين الفالش دائرة تقوميسمى جهاز في باالحتفاظ. المكثفشحنات المكثف ويقوم

الدائرة إغالق زر على بالضغط المصور يقوم أن إلى بالشحنة. الصورة ألخذ

: الكهربائي المكثف. الكهربائية الشحنات تخزين على يعمل جهاز هو

: المكثف تركيبأبسط لكن الكهربائية المكثفات من مختلفة اشكال توجد

متوازيين معدنيين لوحين من تتكون التي هي منه صورة

24


أو الزجاج أو الورق او الهواء مثل عازلة مادة بينهما يفصلالعامة. المكثف رموز وهذه الميكا

للمكثف تخطيطي رسم يمثل اآلتي الشكل

25


12A.29.5

[Type text]

: المكثفات أنواعالمستخدمة العازلة المادة حسب على المكثف نوع يتحدد

لوحي بين الموجودة العازلة المادة كانت فإذا صناعته، فيكانت وإذا الهوائي، المكثف فيسمى الهواء هي المكثف

استخدم إذا أما ميكا، مكثف يسمى الميكا من العازلة المادةفيسمى المكثف لوحي بين عازلة كمادة كيميائي محلول

. االلكترولتي المكثفالتركيب حيث من المكثفات انواع بين مقارنة

: والشكل والعازلالمكثف

توضيحي العازلتركيبه شكل

مكث ف

الميكا

مجموعةمن الشرائح

أو القصدير األلمنيوم،

ببعضها متصلة

شرائح رقيقة من

الميكا

المكث ف

الورقي

من شريطينااللمنيوم ورق

شريط ورقأو مشمع

بالستيك

المكث ف

الخزفي

صفيحتين معدنيتين

على تلتصقانصفيحة جانبي

خزف

صفيحةخزف

المكث ف

المتغير

مجموعةناقلة شرائحدائرية نصف

المجموعةثابتة األولىببعضها ومتصلة

والمجموعةمتصلة الثانيةوقابلة ببعضها

للدوران.

هواء

26


27


12A.29.5

[Type text]

الم شحن :وتفريغ الكهربائي كثفCharging and discharging Capacitor

المكثف؟ شحن يتم كيفالشكل المكثف :التالي يوضح شحن بها يتم التي اآللية

الشكل . aالشكل اما األلية لهذه توضيحي رسم bرسم فهو. لها تخطيطي

( B : ،البطاريةS ، ، Cمفتاح Lالمكثف ، hو المكثف لوحيV.) البطارية قطبي بين الجهد فرق

1.1.1.1.1.1.1.1.

أسالك خالل من البطارية بقطبي المكثف لوحي توصيل يتمتوصيل.

باالندفاع .2 اإللكترونات تبدأ الكهربائية الدائرة غلق عندمن نشأ الذي الكهربي الجهد نتيجة األسالك عبردفع على الجهد هذا ليعمل األسالك عبر البطارية

اللوح إلى للبطارية الموجب القطب من hاإللكترونات. الشحنة موجب اللوح هذا ليصبح المكثف في

القطب .3 من اإللكترونات دفع على الجهد يعمل وكذلكاللوح إلى للبطارية يصبح Lالسالب بحيث المكثف في

. الشحنة سالب اللوح هذاالموجبة .4 الشحنات تتساوى الشحن أثناء لحظة أي في

. المكثف لوحي على السالبة والشحناتقبل .5 الصفر من المكثف لوحي بين الجهد فرق يزداد

مساويا الجهد فرق يصبح أن إلى الشحن Vعمليةشحن عملية تتوقف عندها البطارية جهد هو الذي

. األسالك عبر كهربي تيار يمر وال المكثف

28


12A.29.5

[Type text]

التيار من كل بين مقارنة يمثل التالي البياني ، Iالتمثيلالجهد Qوالشحنة وفرق ،V. المكثف شحن أثناء الزمن مع

التمثيل اختالف سبب وبين البيانية الرسوم هذه ادرس - الجهد وفرق للشحنة البياني التمثيل عن زمن للتيار البياني

. زمن–

المكثف؟ تفريغ يتم كيفالشكل المكثف التالييوضح تفريغ عملية بها تتم التي اآللية

بمقاومة البطارية تستبدل إبطاء Rحيث على تعمل التي . التفريغ عملية

يعمل الكهربي المفتاح غلق فعندعلى المكثف لوحي بين الجهد فرق

اإللكترونات فتنتقل البطارية عملالسالب اللوح اللوح Lمن الى

قراءة . hالموجب ان نالحظ بحيثأن Vالفولتميتر إلى فشيئا شيئا تقل

فرغ قد المكثف فيكون صفر تصبح. الشحنات من

التيار من كل بين مقارنة يمثل التالي البياني ، Iالتمثيلالجهد Qوالشحنة وفرق ،V. المكثف تفريغ أثناء الزمن مع

29


12A.29.5 ΔϗΎτ ϟϡΪΨΘγϦϴΒϳϲϟΎΘϟϞϜθϟ

ϒΜϜϤϟϲϓΔϧΰΨϤϟΔϴΎΑήϬϜϟϙήΤϤΑςΒΗήϣϞϘΛϊ ϓέϲϓ

ΔϗΎτ ϟϝϮΤΗϦϴΒϳΚϴΣϲΑήϬϛϥϊ ϣΔϴϜϴϧΎϜϴϣΔϗΎτ ϟΔϴ ΎΑήϬϜϟ

.ΔϴϟΎϋΖδϴϟϝϮΤΘϟ άϫΓ˯ Ύϔϛ

[Type text]

زادت إذا عليها يطرأ ماذا ن وبي البيانية الرسوم هذه ادرسالمقاومة ؟ Rقيمة

: إلكترونية الدائرة في المكثف استعماالتفي يستخدم فإنه الكهربائية الطاقة يخزن المكثف أن بما

: مثل األغراض بعضدوائر- 1 في والتفريغ للشحن الكيماوي المكثف يستعمل

. مستمر تيار إلى المتغير التيار تحول التي التنعيمعلى تعمل ثنائية وصالت أربع استخدام التالي الشكل ويوضح

لتيار لتحويله واالتجاه الشدة المتغير المتردد التيار تقويماالتجاه ثابت الشدة متغير مستمر

تنعيم على يعمل فإنه الدائرة هذه في مكثف توصيل تم فإذا. الشدة ثابت تيار إلى تحويله أي التيار

السعة - 2 كبير الكيماوي المكثف يستعملحيث التصوير كاميرا فالش دوائر في

غ يفر وعندما عالية، كهربية شحنات يخزنالباهر األبيض الضوء يعطي فجأة شحنته

. التصوير لعملية الالزم

30


المكثف ecnaticapaC سعة 6.92.A21:األهداف

-1 الفاراد - المكثف سعة .يعرف2 - لوحيه بين الجهد وفرق المكثف شحنة بين العالقة بيانيا .يمثل

3 - المكثف سعة على مسائل .يحل4 - والتوازي التوالي على التوصيل حالتي في للمكثفات الكلية السعة .يستنتج

5 - والتوازي التوالي على التوصيل حالتي في للمكثفات الكلية السعة على مسائل .يحل

األساسية المصطلحاتecnaticapaC السعة

daraF الفارادالسعة ثابت مكثف

roticapac dexiFالسعة متغير مكثف

roticapac elbairaVالتوالي على مكثفات

seires ni sroticapaCالتوازي على مكثفات

lellarap ni sroticapaC

:بعض التحويالت الرياضة المهمة

[Type text]

الختيار- 3 ملف مع التوازي على المتغير المكثف يستعمل. ) التلفزيون ( جهاز أو الراديو جهاز في الترددات المحطات

دافعة- 4 لقوة تحتاج التي المحركات بعض مع يستخدمالتشغيل لبدء كبيرة .كهربية

: الكهربية Cالسعةبمقدار الموصل هذا جهد لرفع الالزمة الشحنة كمية هي

. واحدة جهد وحدة

المكثف شحنة بين العالقة مثلت بين Qإذا الجهد وفرقفي Vلوحيه كما لوجدناها المكثف شحن عملية أثناء وذلك

: التالي الرسم

ويساوي ثابت مقدار المسقيم ميل أن نالحظ حيث

Slope=∆Q=الميل∆V

31


: التالي بالشكل كتابتها يمكن وبالتالي

C=QV

حيث: Q : بالكولوم وتقاس المكثف cشحنة

V : بالفولت وتقاس المكثف لوحي بين الجهد vفرق

C : بالفاراد وتقاس المكثف =Fحيث Fسعة cv

الفاراد أعطي ويعرف إذا لموصل الكهربائية السعة بأنهمقدارها بمقدار 1شحنة جهده تغير .1كولوم فولت

مثل أصغر وحدات تستخدم لذلك جدا كبيرة وحدة والفارادفاراد فاراد mFملي ميكرو ،μ F فاراد نانو ،nF فاراد بيكو ،pF .

مثال:قدرها شحنة يحمل لمكثف الكهربائية السعة 10أحسب nC

جهده كان إذا 5 v.0

الحل:

C=QV

C=10×10−9

5C=2×10−9F

سندرس المكثف سعة عليها تعتمد التي العوامل ولمعرفةعليها تعتمد التي العوامل توضح التي التالية الرياضية العالقة

: المكثف سعة

C=ϵ o εr Ad

ϵ o : والهواء للفراغ الكهربائية النفاذية معاملثابت مقدار ϵوهو o=8.85×10−12 F/m

A :ب وتقاس اللوحين بين المشتركة m2المساحة

32


12A.29.612A.29.6

[Type text]

d : ب وتقاس اللوحين بين mالمسافة

relative permittivity العازل للوسط العازلية ε : ثابت rالعازلية εوثابت r المكثف سعة بين النسبة ألنه له وحدات ال

بوجود المكثف سعة إلى لوحيه بين العازلة المادة بوجود. الفراغ أو الهواء

: هي المكثف سعة عليها تعتمد التي العوامل أن نستنتج

اللوحين- )1 من المتقابلة بزيادة( Aالمساحة السعة وتزيد . المساحة هذه

اللوحين- 2 بين بزيادة (d)المسافة السعة تقل حيثالمسافة.

اللوحين- 3 بين العازل الوسط نوع

مثال:أبعاده لمكثف الكهربية السعة يفصلهما 30cm×40cmاحسب

هي. اللوحين بين الفاصلة المسافة . )8mmالهواءϵ o=8.85×10−12 F/m)

الحل:

C=ϵ o εr Ad

A=30×10−2×40×10−2=0.12m2

C=8.85×10−12×1× 0.128×10−3

C=0. 13275×10−9 F

نوعين إلى الكهربائية السعة حسب المكثفات تنقسم

: هما رئيسيين

33


12A.29.6

[Type text]

: السعة ثابتة غير مكثفات سعتها ألن االسم بهذا وسميتوالمكثف المايكا مكثف عليها األمثلة ومن للتغيير قابلة

الورقي.

: السعة متغيرة سعتها مكثفات ألن االسم بهذا وسميتاللوحين بين المسافة أو المساحة بتغيير وذلك تغييرها يمكن

الذي السعة متغير الهوائي المكثف عليها األمثلة ومنالتردد لتغيير القنوات أو التلفزيون أو المذياع في يستخدم

. الجهاز يستقبله الذي

: المكثفات توصيلحسب مكثفات تحتوي األجهزة في الكهربائية الدوائر معظم

السعة تختلف وبالتالي الدائرة لهذه المطلوبة السعة. توصيلها طريقة حسب المكثفات لهذه المكافئة

1 -: التوالي على التوصيلاللجوء ويتم البعض، بعضها مع المختلفة األقطاب توصيل يتمكبير جهد فرق إلى الحاجة عند التوصيل من النوع هذا إلى

. منخفضة مكافئة وسعةيبين التالي الشكل

على مكثفين توصيلالتوالي:

34


12A.29.6

[Type text]

الجهد فروق مجموع يساوي الكلي الجهد أن نستنتج: المصدر جهد ويساوي للمكثفات

V=V 1+V 2+…

كانت مهما متساوية المكثفات ألواح على الشحنة وأنسعاتها:

Q=Q1=Q2=…

: العالقة وبتطبيقC=QV

: المكافئة السعة تكونQCeq

=QC1

+ QC2

+…1Ceq

= 1C1

+ 1C2

+…

Cحيث eq المكافئة السعة Equivalentتسمى capacitanceعلى المتصلة للمكثفات سعة أصغر من أقل قيمتها وتكون

التوالي

التوازي : - 2 على التوصيل

اللجوء ويتم بعضها مع المتشابهة األقطاب توصيل يتم حيث. كبيرة سعة إلى الحاجة عند التوصيل من النوع هذا إلى

: التوازي على مكثفين توصيل يبين التالي الشكل

الكلي الجهد أن نستنتجبين الجهد فرق يساوي

أن أي مكثف أي لوحي: ثابت الجهد

V=V 1=V 2=…

35


12A.29.6تمارين

سعاتها عليها مكتوب المكثفات من عدد 01لديك Fµ 52والجهد .Vعلى للحصول المكثفات هذه توصيل طريقة : حدد

02سعة Fµ قدره جهد على تعمل 52بحيث .V5سعة Fµ قدره جهد على تعمل 05بحيث .V

01سعة Fµ قدره جهد على تعمل 05بحيث . V

[Type text]

للمكثفات : الشحنات مجموع تساوي الكلية الشحنة وأن

Q=Q1+Q2+…

العالقة : وبتطبيق

Q=CV

: المكافئة السعة تكون

C eqV=C1V +C2V +…C eq=C1+C2+…

على متصلة مكثفات لمجموعة المكافئة السعة أن أي. المكثفات هذه سعات مجموع تساوي التوازي

مثال:منها كل سعة مكثفات ثالثة 3لديك ,6 ,9µF .السعة أحسب

حالة في . أ-المكافئة التوالي على التوصيل ب-التوصيل. التوازي على

الحل:: التوالي- على التوصيل أ

1Ceq

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

1Ceq

=13+ 1

6+ 1

9

C eq=1.6 µ F

. التوازي- على التوصيل ب

36


C eq=C1+C2+C3

C eq=3 µF+6 µF+9 µF

C eq=18 µF

مثال:المكثفان تم ، 2μFو 1μFتوصيل متوازي هذايرتبط وبشكل

4مكثف مع المكثفات من سلسلة في الزوج μF ، هو كمافي التخطيطي الرسم موضح

المكافئة هي ما أ- ؟ بأكملهامجموعة لل السعة4مكثف ال شحنة هي ماب- μF كان متصل الجميع إذا

بطارية المكثفات هي ما، وبالمثل؟ 6V بطرفي 1μFشحنات؟ 2μFو

الحل :

السعة أ- ايجاد أوال يجب ككل للمجموعة المكافئة السعة إليجادللمكثفين فتكون 2μFو 1μFالمكافئة التوازي على الموصلينكالتالي

C eq=C1+C2

C eq=1 μF+2μF=3 μF

المكثف مع التوالي على متصلة المكافئة السعة هذه وبالتالي4 μF

كالتالي تحسب ككل للمجموعة الكلية السعة إذن

37


1Ceq

= 1C1

+ 1C2

1Ceq

=13+ 1

4= 7

12μF

C eq=127μF=1.71μF

ب-البطارية خالل من تعطى التي تحسب 6Vالشحنة

كالتالي

Q=C eqV=1.71×10−6×6=10.3μC

المكثف- على المطبق الجهد فرق 4 أما μF

V 4=QC4

=10.3×10−6

4×10−6 =2.575 v

المكثفين - على المطبق الجهد يكون 2μFو 1μFوفرق أن يجب

V 12=6−2.575=3.425 v

المكثف في المخزنة الشحنة هي 1μFوبالتالي

Q1=C1V 12=1×10−6×3.425=3.425 μC

المكثف في المخزنة الشحنة هي 2μFوبالمثل

38


المكثف في المختزنة degrahc roticapac a fo ygrenE الطاقة

degrahc roticapac a fo ygrenE 7.92.A21:األهداف

المكثف في المختزنة الطاقة .يستنتجتساوي المختزنة الطاقة أن لحساب التكامل أو البياني التمثيل . يستخدم

المخزنة الطاقة معادالت . يستنتجالمختزنة الطاقة قوانين مستخدما مسائل .يحل


ygrenE الطاقة

kroW الشغل

[Type text]

Q2=C2V 12=2×10−6×3.425=6.85 μC

المكثفين لكال الكلية الشحنة 2μFو 1μFإذن

Q12=Q1+Q2=3.425 μC+6.85 μC=10.3μF

هامة مالحظهستكون المكثفين في المخزنة الشحنة إجمالي أن الحظ

المكثف في المخزنة الشحنة 4نفس μF منطقي أمر وهذاالسابقين . المكثفين مع التوالي على موصل إلنه

: مشحون مكثف في المختزنة الكهربائية الطاقة تناسبا تتناسب المكثف في الكهربائية الشحنة مقدار إن

ومن الكهربائي، المكثف طرفي بين الجهد فرق مع طرديامن يبدأ المكثف طرفي بين الكهربائي الجهد أن المعلوم

الكهربائية( )V=0القيمة ) الشحنة تكون ثم( Q=0عندماالقيمة )ت إلي تدريجيا المكثف طرفي بين الجهد قيمة زداد

V=V )الكهربائية الشحنة وتصل المكثف شحن يكتمل عندماالمقدار ) (.Qإلي

39


من الشحنة لنقل يبذل شغل هناك فإن المكثف شحن أثناءيزداد المبذول الشغل قيمة المكثف، لوحي إلى البطارية

قوة على للتغلب وذلك المكثف لوحي على الشحنة بزيادةوالشحنة المكثف لوح على الشحنات بين الكهربية التنافر

المختزنة الطاقة يكافئ الشغل ومقدار إليه، المنقولةلوحي ) بين الكهربائي المجال في كامنة طاقة بالمكثف

بين( : الجهد فرق الشحنة، مقدار على تعتمد والتي المكثفبينهما المجال شدة المكثف، .لوحي

40


12A.29.7

[Type text]

: المكثف في المختزنة الطاقة حساب

للوحي الكلية الشحنة لنقل بذله الالزم الشغل حساب ويمكنجهده ليصبح الجهد Vالمكثف بين للعالقة البياني الرسم من

. عليه والشحنة المكثف لوحي بين

المساحة = = المكثف في المختزنة الطاقة المبذول الشغلالمنحنى تحت

المثلث = مساحة

W=E=12QV

أن Q=CVوبما

المختزنة الكهربائية الطاقة معادلة عن التعبير ويمكناستخدامها يمكن رياضية صيغ ثالث في المكثف في

. الكهربائية الدائرة عن المتوفرة المعلومات حسب

E=12QV=1

2CV 2=1

2Q2

C

41


12A.29.7أكبر طاقة يختزن وأيهما أكبر شحنة يختزن المكثفين أي :حددقدره جهده بفرق شحن سعته . مكثفقدره جهده بفرق شحن سعته . مكثف

[Type text]

سعته مثال: الجهد 2.5µFمكثف فرق بمصدر قطباه وصلطرفيه :100Vبين أحسب.

1-. المكثف لوحي من كل على الموجودة الشحنة2-. المكثف في المختزنة الطاقة

الحل: Q=CVQ=2.5×10−6×100Q=2.5×10−4C

E=12C V 2=1

2×2.5×10−6×1002=1.25×10−2 J

42


لخالصة:االكهربائي التي Electric field المجال المنطقة أنه على

مشحون جسم أي على الكهربائية القوة تأثير فيها تظهر. المنطقة هذه يدخل

المنتظم الكهربائي هوUniform Electric fieldالمجال

وتكون واتجاها مقدارا ثابتة شدته تكون الذي المجال

. الكثافة نفس ولها ومتوازية مستقيمة خطوطهالكهربي المجال بين : E شدة النسبة هو نقطة عند

. الشحنة هذه ومقدار االختبارية الشحنة على المؤثرة القوة

المنتظم الكهربائي المجالE=Vd

V بوحدة اللوحين بين الجهد vفرق d بوحدة اللوحين بين mالمسافة

E ووحدتها المجال vشدة /m

كولوم لقانون الرياضية الصورة

F=K ×q1q2

r2

: بالعالقة نقطية شحنة مجال في نقطة أي عند المجال شدةE=K× q

r2

كهربي مجال في نقطة عند الكهربي الجهدV=K q

r

الشحنات تخزين على يعمل جهاز هو المكثفالكهربائية.

يفصل متوازيان معدنيان لوحين من المكثف يتكون. عازلة مادة بينهما

تفريغه أو المكثف شحن وقت تسريع أو إبطاء يمكن . البطارية و المكثف بين مقاومة بوضع

43


جهد لرفع الالزمة الشحنة كمية هي الكهربية السعة. واحدة جهد وحدة بمقدار الموصل هذا

. الفاراد هي الكهربائية السعة قيـــــــاس وحدة

هي أعطي الفـــــــاراد إذا لموصل الكهربائية السعةمقدارها بمقدار 1شحنة جهده تغير .1كولوم فولت

المكثف سعة على المؤثرة :العواملاللوحين )-1 من المتقابلة السعة( Aالمساحة وتزيد

. المساحة هذه بزيادةاللوحين -2 بين بزيادة (d)البعد السعة تقل حيث

المسافة. 3- . اللوحين بين العازل الوسط نوع

على التوصيل هما المكثفات لتوصيل طريقتان توجد. التوازي على والتوصيل التوالي

التوالي على التوصيل السعة في ،مقلوبيساوي التوالي على متصلة مكثفات لعدة المكافئة

. المكثفات سعات مقلوب مجموع1Ceq

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

التوازي على التوصيل المكافئة في السعة أن ، مجموع تساوي التوازي على متصلة مكثفات لمجموعة

. المكثفات هذه سعاتC eq=C1+C2+C3

يمكن المكثف في المختزنة الكهربائية الطاقة. رياضية صيغ ثالث في استخدامها

E=12QV=1

2CV 2=1

2Q2

C

44


[Type text]

التالية : المسائل حل

إلكترونين .1 بين المؤثرة الكهروستاتيكية القوة احسب

مسافة بينهما تفصل الفراغ في موضوعين3 .5×10−14m.

مسافة .2 بينهما والنيون الهليوم نواتي بين التنافر قوة أوجد3×10−9m

الهليوم. + نواة على النيون +2eالشحنة نواة ،10eو . الفراغ في موجودة المجموعة وإن

مدارها .3 قطر نصف كان إذا الهيدروجين، لذرة بور نموذج في

يساوي الذري5 .3×10−11m

التجاذب- 1أوجد : قوة بين النسبة. بينهما الكتلي التجاذب وقوة الكهروستاسيكية

نضع .4 مسافة أي على ، أدناه الشكل الشحنتين q3في وq1بينq2 قبل من عليها المؤثرة القوى محصلة تكون بحيث

. صفرا تساوي األخريتين الشحنتين

الشحنة .5 على المؤثرة المحصلة القوة 10+أوجد μC الشكل فيالتالي

45


في .6 كما متساوية مسافات على نقطية شحنات ثالث وضعت

الشحنة مقدار ما الشكل،+q¿

على القوى محصلة تكون لكي.qالشحنة صفرا

مقدارهما .7 بشحنتين شحنا متماثالن، كرويان موصالن10-18C×5 18-10وC×6 بينهما المسافة كانت بحيث ووضعا

0.2m .إلى المسافة هذه تغيرت بين 0.5mفإذا النسبة هي فمااألول الموضع في الكرتين بين المؤثرة الكهربائية القوة قيمة

. الثاني الموضع في قيمتها إلى

شحنتاهما .8 متماثلتان صغيرتان معدنيتان 12nC−و 3nC+كرتانمسافة . 3cmوتفصلهما إذا واآلن بينهما التجاذب قوة احسب ،

تصبح فكم نفسها، المسافة إلى فصلتا ثم الكرتان تالمستبينهما؟ القوة

مقدارها .9 شحنة تحمل صغيرة معدنية بعد 2C+كرة على وضعت20cm مقدارها شحنة تحمل مماثلة كرة أية 1C−من ففي

وضع يجب الشحنتين بين الواصل الخط استقامة على نقطةعليها المؤثرة القوة تكون بحيث الشحنة، موجبة أخرى كرة

صفرا.

معزوالن ) .10 كرويان ، aموصالن b ) قطريهما ، cm( 3نصفي 1,5 ) ( ، الترتيب مقدارها ( ) aعلى موجبة شحنة ، ( µC6يحمل

(b( ) مقدارها سالبة شحنة في -( µC 12يحمل وضعا فإذاالمتقابلة ) أوجهها بين المسافة كانت بحيث (cm 7.5الهواء

أحسب… .. - الموصلين شحنتي بين المتبادلة الكهروستاتيكية القوة أ - عند الموصلين شحنتي عن الناتج الكهربائي المجال شدة ب

توضيح ) مع مركزيهما بين المسافة منتصف في تقع نقطةالرسم (. على اإلتجاه

- النقطة تلك عند تحركه وعجلة الكترون بها يتأثر التي القوة جبأن علما

46


7.5 cm cm

. 3 cm

[Type text]

( qe = 1.6 x 10-19 ، me = 9.1 x 10-31 )

كروي ) .11 قطره ( aموصل المطلق )cm ( 3 )نصف وجهدهv45 ( ) كروي قطره ( bوموصل - cوشحنته )cm ( 2 )نصف

2 x 10-11 ) مركزيهما بين البعد كان بحيث cm 15وضعاأن) = علمت أحسب( :x 109 N.m2/C2 K 9فإذا

الموصل ) ا. ( aشحنة

للموصل ) ب. الكلي ( aالجهد

شحنته ).12 كمية ومعزول مشحون كروي ، ( x 10-8 C 9موصلقطره أحسب :cm ( 3 )نصف

نقطة ) ا. عند المجال السطح cm ( 6 )تبعد ( aشدة عنللموصل . الخارجي

. ب. للموصل المطلق الجهد

مقدارها )ج. شحنة لنقل المبذول نقطة ( C µ 3الشغل منمركزه . إلى الموصل سطح على

سعته .13 مكثف يكسبها التي الكهربائية الشحنة مقدار احسبجهده 3الكهربائية يصبح لكي فولت .150ميكروفاراد

سعتهما .14 السعة . 6.3مكثفان احسب بعضهما مع وصال فاراد ميكرومعا : ) توصيلهما عند التوالي( . )1المكافئة على( 2على

التوازي .

منهما .15 كل سعة مكثفان على 4وصل ميكروفارادمع التوازي على المجموعة طرفا توصيل تم ثم التسلسل

المجموعة طرفي وصل ثم معروفة غير سعته آخر مكثفقدره ) جهد فرق إلى الشحنة( 100النهائية وكانت فولت

. 4– 10 × 4الكلية للمكثف الكهربية السعة أحسب كولوم،

سعته .16 فرق 2.5مكثف مصدر مع قطباه وصل ميكروفارادطرفيه بين : 100الجهد احسب . فولت

المكثف- . لوحي من كل على الموجودة الشحنة أالمكثف – . في المختزنة الطاقة ب

1.5

47


لوحه .17 مساحة اللوحين متوازي مكثف سعة 2سم 2احسب

بينهما .1والمسافة مم سعته .18 اللوحين متوازي الفاصلة 1مكثف والمسافة فاراد

لوحيه لوحيه؟ 1بين من كل سطح مساحة احسب مم،

مستمر .19 بتيار مكثف الدافعة 20µAشحن قوتها بطارية من5V 55وبعد s. بالكامل المكثف شحن

احسب : . . المكثف شحنة أ . . المكثف سعة ب . . المكثف في المختزنة الطاقة ج

سعته .20 اللوحين متوازي أي 16مكثف ومساحة فاراد بيكولوحيه بطارية 2سم 5من بواسطة فولت، 10ويشحن

بالمكثف؟ المخزنة الطاقة احسبسعته .21 ببطارية 100µFمكثف تفريغ 3Vمتصل تم ،

مقاومة خالل :500Wالمكثف أحسب. . المكثف- في المختزنة االبتدائية الشحنة أ

. التفريغ- تيار ب. شحنته- نصف المكثف يفقد أن بعد التفريغ تيار ح

سعاتها .22 مكثفات 1ثالثة 2و و 4 pF المكافئة السعة احسب: على توصيلها عند

التوالي . . التوازي

سعته .23 ببطارية µF 10000مكثف تفريغه 12Vمتصل تم ، . المستهلكة الطاقة مقدار أحسب كهربي مصباح خالل من

المصباح؟ في

24.: التالي الشكل من المكافئة السعة احسب

25 . ، المكافئه السعه احسبكل على والشحنة مكثف، كل لوحي بين الكهربي والجهد

والطاقة مكثف،

48


الموضحة؟ بالمجموعة المخزنة

الشكل. 26 في الموضحة للمكثفات المكافئة السعة أحسب. متماثلة سعاتها بأن علما التالي

27. الشكل. في موضح هو كما ببطارية متصلة مكثفات ثالثةسعاتها حيث

C1=3C, C2=C, C3=5C. ) المكثفات) من المجموعة لهذه المكافئة السعة أحسب أ

. ) األصغر) إلى األكبر من للشحنة تبعا المكثفات رتب ب ) من) المكثف، طرفي بين الجهد لفرق تبعا المكثفات رتب ج

. األصغر إلى األكبر ) المكثف) سعة زادت إذا تم C3د التي للشحنة يحدث ماذا ،

المكثفات؟ من كل بواسطة تخزينها

49


سعتهما. 28 تكون التوازي على توصيلهما عند مكثفانتساوي 9المكافئة pF . توصيلهما عند المكافئة سعتهما وتكون

التوالي .2pFعلى. مكثف كل سعة احسب

50


12AP.5_29 Electrostatic charge and force · Web viewلذلك من المناسب التعامل...

Documents

Transcript of 12AP.5_29 Electrostatic charge and force · Web viewلذلك من المناسب التعامل...