Physics
00971504825082
الكهرباء الساكنة وقانون كولوم |
أنا العالم كولوم "
درست القوى المتبادلة بين الشحن الكهربائية وجدت أن
$F \propto {q_1}{q_2}$
القوة الكهربائية تتناسب طرديا مع حاصل ضرب مقدار الشحنتين
$F \propto \frac{1}{{{r^2}}}$
القوة الكهربائية تتناسب عكسيا مع مربع البعد بين الشحنتين
وتتغير القوة الكهربائية بتغير الوسط
فتوصلت إلى ثابت كولوم الذي تتغير قيمتة بتغير الوسط
$k = 9.0 \times {10^9}\frac{{{\rm{N}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}{{{{\rm{C}}^{\rm{2}}}}}$
$k=1/4\pi\epsilon_0$. حيث أن $\epsilon_0 = 8.85\times{10^{ - 12}}\frac{{{{\rm{C}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{N}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}$
فتوصلت إلى العلاقة التالية
\[F = k\frac{{{q_1}{q_2}}}{{{r^2}}} \tag{1} \label{1}\]
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
\[ k ≈ 9×10⁹ N·m²/C²\]
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)
- تزداد شدتها بزيادة مقدار إحدى الشحنتين أو كلاهما
- تقل شدتها بزيادة المسافة بين الشحنتين
- تعتمد على الوسط العازل بين الشحنتين
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
يوجد نوعين من القوة الكهربائية تجاذب وتنافر
قوة التجاذب تنشأ بين الشحن المختلفة قوة التنافر تنشأ بين الشحن المتشابهه لاحظ مهما كانت نوع القوة المتبادلة بين الشحنتين
فإن اتجاه القوة المتبادلة بين الشحنتين متعاكستين
ان مقدار القوة التي تؤثر بها الشحنةالأولى على الثانية تساوي مقدار القوة التي تؤثر بها الشحنة الثانية على الأولى و لكن تعاكسها في الاتجاه
F12 = -F21
لكل فعل رد فعل (قانون نيوتن الثالث )
شحنتين مختلفتين في النوع مقدار الأولى يعادل ضعف الثانية \[q_1=+2q ,q_2=-q\] إذا أثرت قوة كهربائية من الشحنة الأولى على الثانية
\[F_{12}= 10 N \] نحو اليمين
فإن القوة التي تؤثر بها الشحنة الثانية على الأولى تعادل
أختر الإجابة الصحيحة
شحنتين لهما نفس المقدار كما في الشكل المسافة بينهما
أختر الإجابة الصحيحة في الشكل ادناه لدينا ثلاث شحن كهربائية
حدد اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الاولى من الشحنة الثانية واكتب العلاقة المعبرة عنها
حدد اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الاولى من الشحنة الثالثة واكتب العلاقة المعبرة عنها
\[..........................................................\]
لو كانت الثلاث شحن متساوية في المقدار ما هو اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الأولى
\[..........................................................\]
القوة بين شحنتين:
\[F=K.\frac{q_1.q_2}{r^2}\] تُستخدم مرسبات الكهروستاتيكية في المصانع لتنقية الدخان والجسيمات من الانبعاثات الصناعية.
تمر غازات العادم عبر حجرة تحتوي على أقطاب كهربائية تشحن الجسيمات العالقة بشحنة موجبة
تنجذب الجسيمات المشحونة إلى ألواح تجميع ذات شحنة سالبة حيث تلتصق بها.
يتم تنظيف الألواح دورياً لإزالة الجسيمات المتراكمة.
هذه التقنية فعالة جداً في إزالة الجسيمات الدقيقة بنسبة تصل إلى 99% في بعض التطبيقات.
تُستخدم الكهرباء الساكنة في عملية طلاء السيارات لتوفير الطلاء بشكل متساوٍ ومنظم.
يتم شحن جزيئات الطلاء بشحنة كهربائية موجبة بينما يتم شحن هيكل السيارة بشحنة سالبة.
يؤدي التجاذب الكهروستاتيكي إلى جذب جزيئات الطلاء إلى جميع أسطح السيارة، حتى في الزوايا والمناطق المخفية.
هذه التقنية تقلل من هدر الطلاء وتوفر تغطية أفضل مع طبقة أكثر اتساقاً.
تعتمد طابعات الليزر على مبادئ الكهرباء الساكنة في عملها.
تحتوي الطابعة على أسطوانة مشحونة بشحنة كهروستاتيكية موحدة.
يقوم الليزر بإزالة الشحنة من المناطق التي يجب أن تظهر فيها الصورة أو النص.
يلتصق مسحوق الحبر (المشحون بشحنة معاكسة) بالمناطق المشحونة على الأسطوانة.
ثم يتم نقل الحبر إلى الورقة (المشحونة بشحنة أقوى) ويتم تثبيته بالحرارة.
تستخدم الكهرباء الساكنة في تغليف المواد الغذائية لإنشاء أغلفة محكمة الإغلاق.
يتم تطبيق شحنة كهربائية على البلاستيك أو الغلاف ليلتصق بشكل أفضل بالمنتج أو بالطبقة الأخرى من الغلاف.
هذه التقنية تساعد في حماية الطعام من التلف وتمديد فترة صلاحيته.
تُستخدم أيضاً في تغليف المواد الغذئة بالنايلون الشفاف حيث تلتصق الطبقة البلاستيكية بالمنتج بشكل متساوٍ.
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
0.2 m
فإذا كانت القوة الكهربائية المتبادلة
بينهما تعادل
0.4 N
فإن مقدار كل من الشحنتين يعادل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
:تراكب القوى الكهربائية
\[..........................................................\]
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
مثال محلول
وضعت ثلاث شحنات نقطية على رؤوس مثلث قائم الزاوية كما في الشكل
\[q_1= 2\;µc\;\;\;\;\;\;\;q_2=-3\;µc\;\;\;\;\;\;\;q_3=4\;µc\]والمسافة بين الشحنات تعادل
\[r_{12}=0.3\;m\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; r_{13}=0.4\;m\]
احسب القوة الكهربائية المؤثرة على الشحنة الأولى
الحل
\[Fe_{21}=K\frac {q_1.q_2}{r_{12}^2}=9×10^9×\frac {2×10^{-6}×3×10^{-6}}{0.3^2}=0.6 N \]
\[Fe_{31}=K\frac {q_1.q_3}{r_{13}^2}=9×10^9×\frac {2×10^{-6}×4×10^{-6}}{0.2^2}=1.8 N \]
\[F_{net}=\sqrt {F_{21}^2+F_{31}^2}=\sqrt {0.6^2+1.8^2}=1.9 N \]
الاتجاه
\[𝜃=tan^{-1}\frac {Fe_{21}}{Fe_{31}}=tan^{-1}\frac {0.6}{1.8}=18.4^0\]
القوة الكهربائية بين ثلاث شحنات
قانون كولوم:
آلية تحديد القوة المحصلة:
ملاحظات هامة:
نوع الشحنات
اتجاه القوة
متماثلة
تنافر
مختلفة
تجاذب
القوة بين شحنتين
ثلاث شحنات على خط مستقيم
مثلث قائم الزاوية
تطبيقات عملية
مقارنة بين القوة الكهروستاتيكية وقوة التجاذب الكتلي
الناحية
القوة الكهروستاتيكية
قوة التجاذب الكتلي (الجاذبية)
التعريف
قوة تنشأ بين الشحنات الكهربائية الساكنة
قوة تجاذب تنشأ بين الكتل بسبب كتلتها
وحه التشابه
قوة تناسب عكسياً مع مربع المسافة
قوة تناسب عكسياً مع مربع المسافة
وجه التشابه
يمكن وصفها بمجال كهربائي
يمكن وصفها بمجال جذبوي (مجال الجاذبية)
وجه الإختلاف
تكون تجاذبية أو تنافرية (تعتمد على نوع الشحنة)
تكون تجاذبية فقط (لا وجود للتنافر)
شدة القوة
أقوى بكثير من قوة الجاذبية
أضعف بكثير من القوة الكهروستاتيكية
وجه الإختلاف
تعتمد على ثابت كولوم \[k = 9 × 10^9 N.m²/C²\]
تعتمد على ثابت الجذب العام \[G = 6.67 × 10^-11 N.m²/kg²\]
التطبيقات
تستخدم في الدوائر الكهربائية، المكثفات، وغيرها
تفسر حركة الكواكب، المد والجزر، وغيرها
No comments:
Post a Comment