قياس قوة التنافر الكهربائية بين شحنتين عملياً:
تهدف إلى قياس قوة التنافر الكهربائية بين كرتين مشحونتين باستخدام ميزان رقمي وبعض الأدوات المعزولة.
أولاً: الأدوات المطلوبة:
ميزان رقمي حساس.
كرتان بولسترين (بفارق بسيط في المسافة).
منصب فلزي مع قضيب معزول.
مقبض عازل عدد 3 .
مولّد فان دي غراف.
ورق ألمينيوم.
ثانياً: خطوات العمل:
الخطوات باختصار:
- أغرزُ مقبضًا عازلً في كلّ كرة بولسترين، ثمّ أُغلّف الكرة جيدًا بورق الألمنيوم.
- أُشغّل الميزان، وأُثبّت إحدى الكرتين الصغيرتين ومقبضها العازل فوق الميزان باستعمال قطعة معجون، أو بأيّ طريقة مناسبة، وأضرب قراءة الميزان في تسارع السقوط الحر، لحساب وتساوي وزن الكرة.
- أُثبّت الكرة الصغيرة الثانية ومقبضها العازل في المنصب الفلزيّ، كما في الشكل.
- أجرب: أُشغّل مولّد فان دير غراف بمساعدة المعلم/المعلمة، وأشحن به كلًّ من الكرتين، بملامسة كرة المولّد للكرتين معًا في اللحظة نفسها.
- أُقرّب المنصب الفلزي من الميزان الحسّاس لتُصبح كرة المنصب فوق كرة الميزان، من دون أن تتلامسا.
- أُلاحظ قراءة الميزان الجديدة، وأضرِبُ القراءة في تسارع السقوط الحرّ حساب وتساوي مجموع وزن الكرة والقوّة الكهربائية. وأحسب القوّة الكهربائية
ثالثاً: التحليل والاستنتاج (شرح الأسئلة):
- أستنتج: أهمية المقبض العازل = لعزل الشحنة الكهربائية ومنع انتقالها إلى اليد أو إلى أدوات غير مقصودة.
- أستنتج: بناءً على قراءة الميزان نحسب القوة الكهربائية المؤثرة على الكرة السفلى.
- أتوقع: كلما زادت المسافة بين الكرتين، ستقل قوة التنافر الكهربائية.
- أفسر: نستخدم الميزان لقياس الفرق بين وزن الكرة في الحالتين (مع أو بدون وجود الكرة الأخرى) وبذلك نستنتج القوة الكهربائية المؤثرة باستخدام العلاقة:
القوة الكهربائية:
حيث:
- قراءة الميزان عند وجود كرة واحدة.
- قراءة الميزان عند تقريب الكرة الثانية.
