قانون كولوم coulombs law

 

 

📄 اطبع pdf
00971504825082

<<< قانون كولوم >>>

قانون كولوم

العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية بين شحنتين

قانون كولوم:

$$F=K.\frac{q_1.q_2}{r^2}$$

العوامل الرئيسية:

1. مقدار الشحنتين (q₁ و q₂):
   العلاقة طردية مع حاصل ضرب الشحنتين
   مثال: إذا تضاعفت إحدى الشحنتي
   → تتضاعف القوة
2. المسافة بينهما (r):
   العلاقة عكسية مع مربع المسافة
   مثال: إذا زادت المسافة الضعف
   → تقل القوة إلى الربع
3. الوسط المادي (k):
   ثابت العزل الكهربائي يعتمد على الوسط:
   k = 1/(4πε₀εᵣ)
   حيث εᵣ هي السماحية النسبية للوسط

العلاقة الرياضية:

• $$F ∝ q₁q₂$$ (طردية)
• $$F ∝\frac { 1}{r²}$$ (عكسية تربيعية)
• $$F ∝ \frac {1}{εᵣ }$$ (عكسية مع سماحية الوسط)

القوة الكهربائية بين شحنتين

قانون كولوم

القوة الكهربائية بين شحنتين نقطيتين تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب مقدار الشحنتين وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما :

$$F=K.\frac{q_1.q_2}{r^2}$$

حيث:
k = ثابت كولوم ≈ 8.9875×10⁹ N·m²/C²

أنواع القوى الكهربائية

1. قوة تجاذب

تحدث عندما تكون الشحنتان مختلفتين في النوع (واحدة موجبة والأخرى سالبة)

مثال: تجاذب الإلكترونات للنواة في الذرة

2. قوة تنافر

تحدث عندما تكون الشحنتان متشابهتين في النوع (كلتاهما موجبتان أو سالبتان)

مثال: تنافر شحنتين على بالونين مشحونين بنفس النوع

خصائص هامة

• قوة متبادلة (تساوي في المقدار وتعاكس في الاتجاه)
• قوة مركزية (تقع على الخط الواصل بين الشحنتين)
• تقل شدتها بزيادة المسافة بين الشحنتين
• تعتمد على الوسط العازل بين الشحنتين

تطبيقات عملية

1. تصميم الدوائر الإلكترونية
2. عمل المكثفات الكهربائية
3. ظاهرة البرق
4. الطابعات الليزرية

ملاحظات هامة:

1. القوة تنافرية إذا كانت الشحنتين متشابهتين
2. القوة تجاذبية إذا كانت الشحنتين مختلفتين
3. وحدة القوة: نيوتن (N)
4. التأثير المتبادل وفق قانون نيوتن الثالث

القوة الكهربائية بين ثلاث شحنات على خط مستقيم

قانون كولوم:

القوة بين شحنتين: $$F=K.\frac{q_1.q_2}{r^2}$$

آلية تحديد القوة المحصلة:

1. حدد اتجاه القوة بين كل زوج (تنافر ←← أو تجاذب →←)
2. احسب مقدار القوة بين كل زوج باستخدام القانون
3. اجمع القوى بشكل متجهي حسب اتجاهها

جدول تحديد الاتجاه (للشحنة الوسطى):

ترتيب الشحنات	اتجاه القوة	مثال
(+ , + , +)	← إذا كانت أقرب لليسار، → إذا أقرب لليمين	Q1=+2C, Q2=+3C, Q3=+5C
(- , - , -)	→ إذا كانت أقرب لليسار، ← إذا أقرب لليمين	Q1=-4C, Q2=-1C, Q3=-3C
(+ , + , -)	← من اليسار (تنافر)، → من اليمين (تجاذب)	Q1=+5C, Q2=+2C, Q3=-6C
(- , + , +)	→ من اليسار (تجاذب)، ← من اليمين (تنافر)	Q1=-3C, Q2=+4C, Q3=+1C

ملاحظات:

• علامة الشحنة تحدد نوع القوة (تنافر/تجاذب)
• المسافة بين الشحنات تحدد شدة القوة
• اتجاه القوة المحصلة يُحدد بمقارنة شدتي القوتين

تحليل القوى الكهربائية في مثلث قائم

التركيب الهندسي:

ثلاث شحنات نقطية (q₁، q₂، q₃) موضوعة على:
- q₁ و q₂ عند الضلعين القصيرين
- q₃ عند الرأس القائم (الزاوية 90°)

قانون كولوم الأساسي:

$$F=K.\frac{q_1.q_2}{r^2}$$
حيث kₑ = 8.99×10⁹ N·m²/C²

خطوات حساب المحصلة على q₃:

1. احسب القوة بين q₁ و q₃ $$F_{12}=K.\frac{q_1.q_2}{a^2}$$
2. احسب القوة بين q₂ و q₃: $$F_{23}=K.\frac{q_2.q_3}{b^2}$$
3. حلل القوى إلى مركبات:
   • F₁₃ → مركبة أفقية (F₁₃x) ومركبة رأسية (F₁₃y)
   • F₂₃ → مركبة أفقية (F₂₃x) ومركبة رأسية (F₂₃y)
4. المحصلة الكلية:
   $$Fₜₒₜₐₗ_x = ΣFₓ$$
   $$Fₜₒₜₐₗ_y = ΣFᵧ$$

تحديد اتجاه المحصلة:

$$θ = tan^{-1}\frac {(Fₜₒₜₐₗ_y )}{ (Fₜₒₜₐₗ_x)}$$

ملاحظات هامة:

• تأخذ إشارة الشحنات في الاعتبار (تجاذب/تنافر)
• المسافات تُحسب باستخدام نظرية فيثاغورث إذا لزم الأمر
• الاتجاه يعتمد على طبيعة الشحنات:

  نوع الشحنات	اتجاه القوة
  متماثلة	تنافر
  مختلفة	تجاذب

القوة بين شحنتين

الشحنة الأولى (كولوم):

الشحنة الثانية (كولوم):

المسافة (متر):

ثلاث شحنات على خط مستقيم

الشحنة الهدف: الشحنة 1 الشحنة 2 الشحنة 3

الشحنة 1 (كولوم):

الشحنة 2 (كولوم):

الشحنة 3 (كولوم):

المسافة بين 1 و 2 (متر):

المسافة بين 2 و 3 (متر):

مثلث قائم الزاوية

الشحنة عند الرأس القائم (كولوم):

الشحنة الأولى (كولوم):

الشحنة الثانية (كولوم):

طول الضلع الأول (متر):

طول الضلع الثاني (متر):

القوة الكهربائية المحصلة

اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location