📄 اطبع pdf
00971504825082

<<< الشحن بالحث >>>

أنواع الشحن الكهربائي

الشحن بالدلك (Charging by Friction)

الشرح العلمي:
تحدث هذه الظاهرة عندما يتم دلك جسمين مختلفين معًا، حيث تنتقل الإلكترونات من جسم إلى آخر بسبب الاختلاف في قابلية المواد لفقدان أو كسب الإلكترونات.

التفاعل الكهرومغناطيسي:
- المادة ذات النزعة الإلكترونية الأعلى (مثل الصوف) تفقد إلكترونات
- المادة ذات النزعة الإلكترونية الأقل (مثل البلاستيك) تكتسب إلكترونات

الاستخدامات العملية:

• صناعة المولدات الكهربائية الساكنة (Van de Graaff generators)
• أنظمة طلاء السطوح بالكهرباء الساكنة
• أجهزة تنقية الهواء من الجسيمات العالقة
• تجارب علمية تعليمية لفهم الكهرباء الساكنة

الغاية الأساسية:

توليد شحنات كهربائية ساكنة عن طريق نقل الإلكترونات بين المواد، مع الحفاظ على الشحنة المكتسبة لفترة زمنية طويلة نسبيًا.

الشحن الكهربائي بالحث (Induction charging)

تعريف الشحن بالحث:

هي عملية فصل الشحنات الكهربائية في جسم موصل دون تلامس مباشر مع الجسم المشحون، حيث تتأثر الشحنات الكهربائية في الجسم المحايد بوجود المجال الكهربائي للجسم المشحون.

خطوات العملية:

تقريب جسم مشحون (مثل قضيب سالب) من جسم موصل محايد

حدوث استقطاب في الجسم المحايد (الشحنات الموجبة تقترب، السالبة تبتعد)

توصيل الجسم الموصل بالأرض (تأريض)

إزالة التوصيل بالأرض ثم إبعاد الجسم المشحون

يصبح الجسم الموصل مشحونًا بشحنة معاكسة للجسم المشحون

مثال عملي:

عند تقريب بالون مشحون سالبًا من علبة ألومنيوم:

تتجاذب الشحنات الموجبة في العلبة نحو البالون

تبتعد الشحنات السالبة للطرف البعيد

إذا تم تأريض العلبة، تنتقل الشحنات السالبة للأرض

بعد إزالة البالون، تبقى العلبة بشحنة موجبة

الخصائص الرئيسية:

• لا يحتاج اتصال مباشر بين الجسمين
• الشحنة الناتجة معاكسة لشحنة الجسم المحث
• يحدث تغيير مؤقت في توزيع الشحنات
• يعتمد على قانون حفظ الشحنة الكهربائية

مقارنة بين شحن الموصلات والعوازل

الخاصية	الموصلات (Conductors)	العوازل (Insulators)
حركة الإلكترونات	إلكترونات حرة الحركة	إلكترونات مرتبطة بذراتها
التوصيل الكهربائي	✅ توصيل ممتاز للكهرباء	❌ لا توصل الكهرباء
التوصيل الحراري	✅ توصيل جيد للحرارة	❌ توصيل ضعيف للحرارة
أمثلة	النحاس، الفضة، الألومنيوم	الخشب، الزجاج، المطاط
شحن السطح	الشحنات تنتشر على السطح	الشحنات تبقى في مكانها
الإستخدامات	أسلاك التوصيل الكهربائي	عزل الأسلاك الكهربائية

الشرح العلمي:

الموصلات: تحتوي على إلكترونات حرة الحركة في المدار الخارجي لذراتها، مما يسمح بسهولة انتقال الشحنات الكهربائية عبر المادة.

العوازل: تكون الإلكترونات فيها مرتبطة بقوة بنواة الذرة، مما يمنع حركتها الحرة وبالتالي تمنع تدفق التيار الكهربائي.

قانون الحفظ في الشحنات:

عند شحن موصل:
- تنتقل الشحنات إلى السطح الخارجي
- توزع الشحنات بشكل متساوٍ

التأثير البيئي:

العوازل تلعب دورًا حاسمًا في:
- منع الصعقات الكهربائية
- الحفاظ على استقرار التيار الكهربائي
- تقليل فقدان الطاقة

عند تقريب جسم مشحون من مادة موصلة يحدث اعادة ترتيب للشحنات أما الجسم العازل يبتعد مركز الشحنة الموجبة عن السالبة دون الحركة

شحن كشاف كهربائي بالحث (شحنة سالبة)

الخطوة 1: تقريب الجسم المشحون

قرب موصل مشحون بشحنة موجبة (+) من قرص الكشاف.
→ تنتج إعادة توزيع الشحنات (حث كهروستاتيكي)
Q_الكشاف = σ₊A - σ_-A

الخطوة 2: التأريض (لمس القاعدة)

عند لمس القاعدة تنتقل الإلكترونات الحرة من الأرض إلى الكشاف
ΔQ = e^- × n (حيث n عدد الإلكترونات)
→ يتخلص الكشاف من الشحنات الموجبة

الخطوة 3: إبعاد المصدر ثم الإصبع

بعد إزالة التأريض وإبعاد الجسم المشحون:
Q_نهائي = -|Q_مصدر|
→ يصبح الكشاف مشحونًا بشحنة سالبة معادلة

التطبيقات العملية

• شحن الأجسام في أنظمة الطلاء الإلكتروستاتيكي
• عملية نسخ المستندات في آلات التصوير
• أنظمة تنقية الهواء من الجسيمات العالقة
• شحن البالونات في التجارب العلمية التعليمية

قانون الحفظ الأساسي

ΣQ_قبل = ΣQ_بعد
(حفظ الشحنة الكهربائية)

وهي عملية شحن جسم موصل دون الملامسة خطوات شحن كشاف كهربائي بشحنة سالبة بالحث قرب موصل مشحون بشحنة موجبة من الكشاف ( يحدث إعادة ترتيب لشحنات الكشاف ) لامس قاعدة الكشاف بيدك ( تأريض ) تتفرغ الشحنات الحرة الغير متأثرة بقوة تجاذب أبعد يدك ثم ابعد الجسم المشحون عن الكشاف يشحن الكشاف بشحنة سالبة

الشحن بالتلامس (Charging by Contact)

الشرح العلمي:
عملية نقل الشحنة الكهربائية عن طريق التلامس المباشر بين جسم مشحون وآخر متعادل، حيث تتنقل الشحنات حتى يصل النظام إلى حالة التوازن الكهروستاتيكي.

آلية النقل:
- إذا كان الجسم المشحون سالبًا: تنتقل الإلكترونات الزائدة إلى الجسم المتعادل
- إذا كان الجسم المشحون موجبًا: تسحب الإلكترونات من الجسم المتعادل

الاستخدامات العملية:

• أنظمة التأريض الكهربائي
• شحن البطاريات القابلة لإعادة الشحن
• أنظمة نقل الطاقة اللاسلكية (عبر التلامس المباشر)
• أجهزة قياس الجهد الكهربائي

الغاية الأساسية:

توزيع الشحنات الكهربائية بالتساوي بين الأجسام المتلامسة، مع إمكانية التحكم في كمية ونوع الشحنة المنقولة.

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

No comments:

Post a Comment

Newer Post Older Post Home