📄 اطبع pdf
00971504825082

<<< القوى الكهروستاتيكية الجزء الأول>>>

	القوى الأساسية في الطبيعة أربعة قوة الجاذبية، القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية القوية، والقوة النووية الضعيفة تتحكم القوى الأساسية الأربعة في كل شيء في الكون بقدرة الخالق هل يمكن أن تتحد هذه القوى مع بعضها البعض

معلومات مفيدة:

تتكون أي ذرة من نواة تحتوي على بروتونات ذات شحنة موجبة ونترونات متعادلة
وتدور حولها ألكترونات سالبة الشحنة في مدارات إهليلجية
الذرة متعادلة كهربائيا ؟
عدد البروتونات = عدد الالكترونات

شحنة البروتون = شحنة الالكترون

𝑞𝑒 = 𝑞𝑝 = 1.602 X 10^-19c

الالكترونات هي التي تكتسب أو تفقد

الاجسام المشحونة تحتوي على بروتونات والكترونات ولكن عددها قد يكون مختلف

جسم سالب الشحنة يكون اكتسب إلكترونات (عدد الالكترونات > عدد البروتونات )

جسم موجب الشحنة يكون فقد إلكترونات (عدد البروتونات > عدد الالكترونات )

يمكن التعبير عن شحنة جسم من خلال معرفة عدد البروتونات والالكترونات الموجودة في الجسم من خلال العلاقة التالية

قيم نفسك

جسم مشحون يزيد عدد البروتونات عن الإلكترونات بما يعادل 32 بروتون فإن شحنة الجسم تعادل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

7.13 × 10^-18c

---

5.12 × 10^-18c

---

1.6 × 10^-19c

---

4.32 × 10^-18c

---

الأختيار الصحيح

قيم نفسك

جسم متعادل اكتسب 8 إلكترونات فإن شحنة الجسم تعادل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

-5.16 × 10^-18c

---

-1.28 × 10^-18c

---

-8.36 × 10^-18c

---

-4.19 × 10^-18c

---

الأختيار الصحيح

: الشحنات محفوظة في نظام مغلق

عند دلك قطعة صوف بقضيب من الابونيت فإن قطعة الصوف تفقد إلكترونات وتصبح موجبة الشحنة و قضيب الابونيت يكتسب الكترونات ويصبح سالب الشحنة

عدد الالكترونات التي فقدتها قطعة الصوف = عدد الالكترونات التي اكتسبها قضيب الابونيت

( في نظام مغلق )

قيم نفسك

تم دلك بالون بقطعة من الصوف فأصبح البالون مشحون بشحنة سالبة قدرها
8 X 10^-19c
فإن قطعة الصوف قد فقدت

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

3 إلكترونات

---

4 إلكترونات

---

5 إلكترونات

---

6 إلكترونات

---

الأختيار الصحيح

: الشحنة مكمأة

تمكن العالم مليكان من إثبات ان قطرة الزيت المشحونة يتم شحنها بأعداد صحيحة من شحنة الإلكترون الواحد

من خلال صندوق ملكان تمكن العالم من حساب شحنة قطرة الزيت

وقسم الشحنة على الشحنة الأولية فكان ناتج القسمة عدد صحيح مما يؤكد أن الشحنة مكمأة

تجربة قطرة الزيت لملكان

المسافة بين اللوحين (متر):

فرق الجهد بين اللوحين (فولت):

المجال الكهربائي (فولت/متر):

كثافة قطرة الزيت (جرام/سم³):

نصف قطر القطرة (سم):

حجم القطرة (سم³):

كتلة القطرة (جرام):

شحنة القطرة (كولوم):

عدد الشحنات:

القوانين المستخدمة:

1. المجال الكهربائي \[ (E) =\frac {V}{d}\]

2. حجم قطرة الزيت على شكل كرة \[ V = \frac {4}{3}πr³\]

3. الكتلة (m) = الكثافة (ρ) × الحجم (V)

4. الشحنة \[(q) = \frac {(m × g × d)}{ V}\]

5. عدد الإلكترونات \[(n) = \frac {q }{ e}\] (حيث e = 1.6 × 10⁻¹⁹ كولوم)

عند فحص البروتونات والنترونات وجد انها تحتوي على كواركات ذات كتلة صغيرة جدا مرتبطة مع بعضها بوساطة الجالونات

كواركات سفلية ذات شحنة سالبة	كواركات علوية ذات شحنة موجبة
\[-\frac{1}{3}e\]	\[+\frac{2}{3}e\]
.............................. : الحل	البروتون يحتوي على كواركين علويين وكوارك سفلي حدد شحنة البروتون
.............................. : الحل	النترون يحتوي على كوارك علوي وكواركين سفليين حدد شحنة النترون

مثال محلول 1.4 kg قالب من الحديد كتلته \[1.4 \; Kg\] 0.4 c و شحنته سالبة مقدارها \[0.4\;c\]فما نسبة الالكترونات التي اكتسبها
علما بأن الكتلته المولية للحديد \[56\;g\]والعدد الذري له 26
: طريقة الحل
كل 1 مول من أي مادة يحتوي عل عدد أفوكدروا من الذرات
6.022 X 10²³ذرة
المول الواحد من الحديد كتلتة 56 جرام
نحسب أولا عدد الذرات الموجودة في الكتلة 1.4 كيلو جرام
\[N=\frac{6.022×10^{23}×1.4×10^3}{56}= 1.5055 × 10^{25}\]
العدد الذري هو عدد البروتونات في الذرة (عدد البروتونات =عدد الالكترونات )لذرة الحديد = 26
عدد الالكترونات الموجودة في الكتلة 1.4 كيلو جرام
\[N= 26 ×1.5055 × 10^{25}= 3.9143 × 10^{26}\]
نسبة الالكترونات المكتسبة هي عدد الالكترونات المكتسبة إلى عدد الالكترونات الكلي
لحساب عدد الإلكتونات المكتسبة
\[n=\frac{0.4}{1.6× 10^{-19}}= 2.5× 10^{18}\]
لحساب نسبة الالكترونات المكتسبة

\[\frac{2.5× 10^{18}}{3.9143 × 10^{26}}=6.38 × 10^{-9}\]

الموصلات والعوازل وأشباه الموصلات وفائقة التوصيل المواد الموصلة : وهي المواد القادرة على توصيل التيار الكهربائي لأنها تحتوي على إلكترونات حرة قادرة على التحرك في المادة مثل النحاس الحديد الالمنيوم
المواد العازلة : وهي المواد غير قادرة على توصيل التيار الكهربائي لأن إلكترونات غير حرة مرتبطة بالنواة وهي غير قادرة على التحرك في المادة مثل الخشب البلاستيك الايبونيت
أشباه الموصلات : وهي المواد القادرة على توصيل التيار في الظروف الخاصة مثل الجرمانيوم والسليكون عناصر المجموعة 14

تحتوي هذه المواد على أربع إلكترونات تكافؤ ترتبط الذرات مع بعضها البعض بروابط تساهمية في درجة حرارة الصفر المطلق(273-)

في درجة الصفر المطلق تكون غير قادرة على التوصيل ولكن في درجة حرارة الغرفة تتكسر روابط وتصبح قادرة على التوصيل

عند تطعيم أشباه الموصلات بشوائب عناصر من المجموعة 15 (N المانحات ) نوع

ويتم التطعيم ذرة شائبة واحدة لكل مليون ذرة أصلية وتصبح الالكترونات حاملات للشحن

عند تطعيم أشباه الموصلات بشوائب عناصر من المجموعة 13 (P المستقبلات)نوع

ويتم التطعيم ذرة شائبة واحدة لكل مليون ذرة أصلية وتصبح الفجوات حاملات للشحن

فائقة التوصيل : وهي المواد ممانعتها لمرور التيار تكاد أن تكون معدومة وهذا النوع من المواد لا تعمل إلا عند درجة حرارة منخفضة جدا مثل مادة التيتانيوم

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