الفيزياء فصل أول

مراجعة الدرس

  ص 111
 سؤال الشكل ( 16 )
            𝑉_B=𝑉_D> 𝑉_A

ص 111
أفكر:
سطح الموصل هو سطح تساوي جهد؛ لذلك فإن فرق الجهد (Δ𝑉) بين أي

نقطتين على سطحه يساوي صفراً. وباستخدام العلاقة Δ𝑃𝐸=𝑞 Δ𝑉 نجد أن

 التغير في طاقة الوضع الكهربائية للشحنة يساوي صفرًا .

ص 112
أتحقق
يبقى الجهد ثابتًا من مركز  الموصل حتى سطحه، ثم يبدأ بالتناقص تدريجيا

مع زيادة المسافة حتى يؤول إلى الصفر في اللانهاية.

ص 112
سؤال الشكل ( 17 )
أوجه التشابه : أن كلاً من المجال الكهربائي والجهد الكهربائي يقبل بالتدريج كلما

ابتعدنا عن سطح الموصل ولكن بنسب مختلفة قليلًا، إلى أن يصبح مقدار مقدار

كل منهما صفرًا في اللانهاية.

 أوجه الاختلاف:
  -  المجال الكهربائي داخل الموصل يساوي صفرًا، أما الجهد الكهربائي عند أي نقطة 

    داخل الموصل يساوي الجهد عند سطحه ويساوي مقدار ثابت: 𝑉=𝑘𝑄/𝑅 .

 -  يتناسب الجهد خارج الموصل عكسيا مع المسافة ( 𝑟 )، بينما يتناسب مقدار المجال 

   الكهربائي عكسيا مع مربع المسافة.

 
 ص 114
  تمرين
جهد الكرة 𝑉 :
                                  $V=k\frac{q}{r}$
الجهد عند مسافة تبعد $4R$ عن مركز الكرة 𝑉’ :
$𝑉\text{'}=𝑘\frac{𝑄}{4𝑅}=\frac{1}{4}(𝑘\frac{𝑄}{𝑅})=\frac{1}{4}V$

 

ص 115
سؤال الشكل ( 21 )
الجهد الكهربائي عند النقاط:
            𝑉_A=10 V

          𝑉_B=𝑉_C=20 V

 
ص 115
   أتحقق
  سطح تساوي الجهد: السطح الذي يكون الجهد الكهربائي عند نقاطه جميعها متساويًا .

    العلاقة بين سطوح تساوي الجهد وخطوط المجال الكهربائي :

   - تتعامد سطو ح تساوي الجهد مع خطوط المجال الكهربائي.

  - تتقارب سطوح تساوي الجهد التي يكون الفرق في الجهد بينها متساويًا في المنطقة التي

     تتقارب فيها خطوط المجال الكهربائي.

 ص 116
التجربة 1 : التحليل والاستنتاج

   1. عند وضع المجس على الصفيحة السالبة فإن قراءة الفولتميتر تساوي صفراً؛ لأن قراءة

    الفولتميتر تمثل فرق الجهد بين نقطتين على الصفيحة نفسها.

  2 . خطوط تساوي الجهد بين الصفيحتين هي خطوط مستقيمة ومتوازية والمسافات بينهما 

   متساوية كما في الشكل؛ لأن المجال بينهما منتظم. بينما يختلف شكل خطوط تساوي الجهد

  بين الكرة والصفيحة حيث المجال غير منتظم وخطوط تساوي الجهد منحنية وتتقارب عند الكرة

  لتصبح أقل انحناءً كلما اقتربنا من الصفيحة.

 3 . خطوط المجال الكهربائي تكون متعامدة مع خطوط تساوي الجهد؛ أي أنها مستقيمة ومتوازية

  بين الصفيحتين أما بين الكرة والصفحة فتكون منحنية كما في الشكل  التالي:.

                                 
      4 . أستخدم العلاقة: .$𝐸=\frac{\Delta 𝑉}{\Delta 𝑑}$ لحساب المجال الكهربائي بين الصفيحتين حيث Δ𝑉

          قراءة الفولتميتر بين الصفيحتين (أو أي خطي تساوي جهد) و Δ𝑑 المسافة بين

          الصفيحتين (أو بين خطي تساوي الجهد   اللذين تم اختيارهما).

       5. خطوط تساوي الجهد عند استخدام كرتين فلزيتين صغيرتين تكون خطوط منحنية

        كما في الشكل تقريبًا.

                                   
ص 118

مراجعة الدرس

   1. الفكرة الرئيسة: ما العوامل التي يعتمد عليها الجهد الكهربائي لموصل كروي مشحون ومعزول موضوع في الهواء.

    العوامل التي يعتمد عليها الجهد الكهربائي لموصل كروي مشحون ومعزول موضوع في الهواء:
        • شحنة الموصل الكروي .
        • نصف قطر الموصل .
         • سماحية الهواء.

    

2. أُحلّل: يُمثّل الشكل  التالي خطوط المجال الكهربائي بين شحنة نقطية وصفيحة مشحونة،        أرسم سطوح تساوي الجهد الكهربائي.             الجواب:سطوح تساوي الجهد متعامدة مع خطوط المجال الكهربائي كما في الشكل ؛           وتميل أن تكون المسافات  بين  سطوح  تساوي  الجهد بين الصفيحة  والشحنة.       كما  في الشكل المجاور.

الشكل: سطوح تساوي  الجهد الكهربائي بين     صفيحة سالبة الشحنة  وشحنة  نقطية موجبة.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. أُفسّر كلًّ ممّا يأتي:
أ . سطوح تساوي الجهد لا تتقاطع.

      سطوح تساوي الجهد لا تتقاطع: لأنها لو تقاطعت عند نقطة ما لوجدنا أكثر من

       قيمة للجهد الكهربائي عند تلك النقطة وهذا غير ممكن .
ب. الشغل المبذول لنقل شحنة اختبار من نقطة إلى أخرى على سطح الموصل يساوي صفرًا.

    الشغل المبذول لنقل شحنة اختبار من نقطة إلى أخرى على سطح الموصل يساوي صفراً:
    خطوط المجال الكهربائي خارج سطح الموصل مباشرة تكون عمودية على سطح الموصل؛
    لذلك يكون اتجاه المجال عموديا على اتجاه الإزاحة خلال نقل الشحنة في مسار يقع على
   سطح الموصل؛ وعليه فإن الشغل المبذول يساوي صفراً حسب العلاقة :
                                                    𝑊=𝑞𝐸𝑑cos90^o=0

 
4. أحلل: يُمثّل الشكل التالي سطوح تساوي الجهد لشحنتين متساويتين في المقدار ومختلفتين

     في النوع.

       

    

     أُجيب عمّا يأتي:
                 أ . أيّ النقاط جهدها يساوي صفرًا.

     جهد النقطة p يساوي صفراً (𝑉_P=0) ؛ وجهد أي نقطة على الخط العمودي المبين   

      في الرسم يساوي صفرًا فهو سطح تساوي جهد.
ب. ما مقدار فرق الجهد V_ac, V_bd ؟

$$\begin{gathered} V_{ac}={𝑉}_c-{𝑉}_a=2-4=-2 V \\ {𝑉}_{bd}={𝑉}_d-{𝑉}_b=-4-(-6)=2 V \end{gathered}$$
 ج. أحسبُ الشغل الذي تبذله القوّة الخارجية لنقل شحنة ( 5 nC ) من النقطة d إلى النقطة a

${𝑊}_{d\to a}=𝑞{𝑉}_{da}=5\times {10}^{-9 }(4-(-4\left)\right)=4\times {10}^{-8} J$

5.  أستعمل  المتغيرات:موصل كروي مشحون بشحنة ( 4nC + ) وجهده  6x10²V ، أحسبُ:

         أ. نصف قطر الموصل.

                                                $$\begin{gathered} 𝑉=𝑘\frac{𝑄}{𝑅 } \\ 6\times {10}^2=9\times {10}^9\frac{4\times {10}^{-9}}{𝑅}\Rightarrow 𝑅=6\times {10}^{-2} m \end{gathered}$$
    ب. جهد نقطة ( p) تبعد ( 9cm) عن سطح الموصل.

                                                          ${𝑉}_p=𝑘\frac{𝑄}{{𝑟}_p}=9\times {10}^9\frac{4\times {10}^{-9}}{9\times {10}^{-2}}=400 V$

6. أحلل: كرة من النحاس مشحونة بشحنة موجبة، مُثّلت العلاقة بين الجهد الكهربائي والبُعد عن

  مركز الكرة كما في الشكل التالي:

                                    

 

، أحسبُ:
أ . الجهد الكهربائي عند نقطة تبعد ( 4cm ) عن مركز الكرة.

  الجهد الكهربائي عن نقطة تبعد 4cm عن مركز الكرة يساوي 50V ويساوي جهد الكرة،

  لأن النقطة  داخل  الموصل.

   ب. شحنة الكرة.

                        $$\begin{gathered} 𝑉=𝑘\frac{𝑄}{𝑅 } \\ 50=9\times {10}^9\frac{𝑄}{5\times {10}^{-2}}\Rightarrow 𝑄=2.8\times {10}^{-10 }C \end{gathered}$$
ج. الشغل الذي تبذله القوّة الكهربائية لنقل شحنة ( $6\mu C$ ) من مركز الكرة إلى نقطة تبعد ( 8cm)

 عن مركز الكرة. 
 الشغل المبذول لنقل الشحنة من مركز الكرة إلى سطحها يساوي صف اً ر، والشغل المبذول

 لنقل الشحنة من سطح الموصل إلى تلك النقطة :
                                                                                   W_surf→point=−𝑞(𝑉_point−𝑉_surf)

                $W_{surf\to point}=-6\times {10}^{-6}\times (9\times {10}^9\times 2.8\times {10}^{-10}(\frac{1}{0.08}-\frac{1}{0.05}\left)\right)=1.13\times {10}^{-4} J$