تطبيقات المجال الكهربائي

تطبيقات المجال الكهربائي

عرفنا في الدرس الأول عن معنى المجال الكهربائي وطريقة توليده وقياسه وفي درسنا الثاني للفصل سنتعرف علي تطبيقات المجال الكهربائي

فرق الجهد الكهربائي

الفولت

سطح تساوي الجهد

المكثف

السعة الكهربائية

1-     تُعرف فرق الجهد الكهربائي .

2-     تحسب فرق الجهد من خلال الشغل اللازم لتحريك شحنة .

3-     تصف كيفية توزيع الشحنات علي الموصلات المصمتة والجوفاء .

4-     تحل بعض المسائل علي السعة الكهربائية .

نحتاج قبل أن نبدأ نسترجع معلومات سابقة

س: ما معنى الشغل ؟ ما هو قانون الشغل ؟ ما هي وحدة قياس الشغل ؟ هل الشغل كمية قياسية أو كمية متجهه ؟ ومتى يكون الشغل موجب أو سالب أو صفر ؟

 الشغل يرمز له بالرمز W  ويساوي  W = F d  ويقاس بوحدة الجول J وهي كمية قياسية

سالبة إذا كان اتجاه القوة عكس اتجاه الإزاحة

وبالتالي يقل طاقة النظام

موجبة إذا كان اتجاه القوة نفس اتجاه الإزاحة

وبالتالي تزيد طاقة النظام

القوة عمودية علي الإزاحة

 W = 0  

س: ماذا تفهمين من الرسم المقابل ( ويمكن رفع جسم أمام الطالبات )

عند رفع جسم عن سطح الأرض فأننا نبذل عليه بقوة ليتحرك إزاحة باتجاه الأعلى أي نبذل شغل

علي الجسم فنخزن في طاقة وضع جاذبية كما في الرسم

وبنفس الطريقة يمكن تطبيق ذلك علي الكهربائية عند تحريك شحنة مبتعدة عن شحنة مخالفة لها كما في الرسم

س: بالقياس علي ما سبق وضحي ماذا يحدث في الرسم المقابل ؟

نبذل شغل لأبعاد شحنة موجبة عن شحنة سالبة وبالتالي يختزن فيه طاقة وضع كهربائية

نسمي الشغل المبذول للتحريك هذه الشحنة مقسومة علي مقدار هذه الشحنة  بفرق الجهد الكهربائي

س: إذن ما معنى فرق الجهد الكهربائي ؟

وما هو قانونه وما هي وحدة قياسه ؟

وهل هي كمية قياسية أو متجهه ؟

   ∆ V      =        w  

q   

 فرق الجهد الكهربائي :

هو النسبة بين الشغل المبذول لتحريك شحنة ومقدار هذه الشحنة

وحدة قياسه من القانون J / C وتسمى الفولت V

وهي كمية قياسية لأن الشغل كمية قياسية

والجهاز الذي يقيسها يسمى الفولتمتر

ويمكن إحضار الجهاز لتتعرف عليه الطالبات

لندرس الآن حركة شحنة في مجال كهربائي بدراسة الشكل :

الجهد الكهربائي عند B 

V B     عالي ( طاقة الوضع الكهربائية أكبر )

الجهد الكهربائي عند A 

V A     منخفض ( طاقة الوضع الكهربائية أقل ) 

الحالة الأولى :

بالاستعانة بالكتاب أجيبي علي الأسئلة التالية

س:ما هو اتجاه المجال الكهربائي التي تولده الشحنة السالبة ؟

نحوها أي الي الداخل لأنها شحنة سالبة

لنفرض أننا وضعنا شحنة اختبار صغيرة موجبة عند النقطة A

س: كيف تتأثر الشحنة الموجبة بالمجال ؟

تتجه نحوه لان هناك قوة تجاذب بين الشحنتين المختلفة

لنحرك الشحنة الموجبة بعيداً عن الشحنة السالبة إلي النقطة B

س: كيف يتم ذلك ؟ بالتأثير عليها بقوة خارجية F

س: كيف يكون الشغل الذي تبذله علي الشحنة ؟ ولماذا ؟

موجب لآن القوة والإزاحة في نفس الاتجاه

ولان طاقة الشحنة الموجبة تزداد ( أثناء بذل شغل نخزن طاقة وضع كهربائية في الشحنة الموجبة ) 

 س: وبالتالي كيف يكون التغير في فرق الجهد الكهربائي ؟

موجب لأنه يعتمد علي الشغل من قانونه   

س: إذن علي ماذا يعتمد فرق الجهد الكهربائي ؟ وعلي ماذا لا يعتمد ؟

تعتمد علي المجال الكهربائي  و الازاحة . ولا تعتمد علي شحنة الاختبار الموجبة

الحالة الثانية :

لنفرض أننا حركنا الشحنة الموجبة مرة أخرى من النقطة B إلي النقطة A

س: قارني بين اتجاه القوة والإزاحة في هذه الحالة  ؟

اتجاه القوة عكس اتجاه الإزاحة

س: إذن كيف يكون الشغل الذي تبذله علي الشحنة سالب

س: وبالتالي كيف يكون التغير في فرق الجهد الكهربائي ؟

سالب ومساوي لفرق الجهد عند نقل الشحنة من A إلي B 

س: إذن على ماذا يعتمد فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين ؟ وعلي ماذا لا يعتمد ؟

تعتمد علي موقع النقطتين   ولا تعتمد علي المسار الذي تسلكه الشحنة 

وطبعاً من حماس الطالبات سيكملون تعبئة المربعين التالين وهم سيجبون علي المطلوب

فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين علي مسار دائري =  صفر     لأن القوة    عمودية    وبالتالي الشغل =  صفر

عندما يكون فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين أو أكثر  يساوي صفر نسمي هذه النقاط سطح تساوي الجهد

عند إبعاد شحنة اختبار عن شحنة موجبة  فإن طاقة وضعها الكهربائية تقل

لذا يكون الجهد الكهربائي عند النقاط البعيدة  منخفض

والعكس يحدث عند التقريب

عند إبعاد شحنة اختبار عن شحنة سالبة  فإن طاقة وضعها الكهربائية تزداد

لذا يكون الجهد الكهربائي عند النقاط البعيدة   عالي

والعكس يحدث عند التقريب