مراجعة شاملة وحدة القوى الكهروستاتيكية الفيزياء الصف الثاني عشر متقدم
- يمكننا التعرف على الآتي
- تنتج عن الشحنات الكهربائية قوة بين الجسيمات أو الأجسام
- القوة الكهرومغناطيسية تتكون من ( الكهرباء والمغناطيسية ) وهي إحدى القوى الاساسية في الطبيعة
- توجد قوة تسمى القوة الضعيفة ( قوة تعمل أثناء انحلال بيتا في الانحلال النووي
- القوة الشديدة ( تعمل على ريط مكونات النواة ببعضها البعض وهي موجودة داخل نواة الذرة.
- مادة الكهرمان : عند دلكها بقطعة قماش تنتقل شحنات سالبة بينهما وتصبح كل منهما، مشحونة بشحنة مخالفة
- الإلكترونات : هي التي يمكنها الانتقال بين جسمين مدلوكين . ولذلك البرق عبارة عن الكترونات متدفقة فقط
- الأحجار المغناطيسية الطبيعية لها خاصية متميزة وتم صنع البوصلات منها فى العصور القديمة .
الشحنة الكهربائية
هي خاصية فيزيائية للمادة تظهر فقط إذا حدث خلل في التعادل الكهرباني للمادة وهي نوعان موجبة وسالبة
1- جميع المواد ومهما كانت حالتها صلبة أو سائلة أو غازية تكون متعادلة كهربائيا ؟ فسر .
الاجابة لان عدد البروتونات الموجبة داخل نواة الذرة مساويا لعدد الالكترونات السالبة الي تدور حول النواة ، ومقدار لمقدار شحنة الإلكترون السالبة .
2- يمكن فصل الالكترونات وتحريرها من الارتباط مع النواة عن طريق تزويدها بالطاقة .
3- المادة التي تكتسب الكترونات اضافية تظهر عليها الشحنة السالبة والتي تفقد بعض إلكتروناتها تظهر عليها الشحنة الموجبة
4- تختلف المواد فيما بينها من حيث قابليتها إلى كسب أو فقد الإلكترونات تبعا لمدى ارتباط الإلكترونات مع النواة .
5- الشحنة مكماة اي ان شحنة اي جسم دائما وأبدا تساوي مضاعفات صحيحة للشحنة الأساسية .
1. الشحن الكهروستاتكي
كيفية إكساب الأجسام شحنة كهربائية .
1- الشحن بالدلك (فصل الإلكترونات) :-
دلك مادة متعادلة بمادة أخرى متعادلة.
مثال دلك ساق أبونيت بقطعة صوف ( الأبونيت يصبح سالبا والصوف موجبا)
2- تستخدم لشحن الموصلات والعوازل
3- عند دلك مادتين عازلتين فإن الالكترونات تنتقل من إحدى المادتين إلى الأخرى ولكن تشحن فقط منطقة الدلك .
4- عند دلك مادتين احدهما مادة موصلة لابد تكون المادة الموصلة متصلة بعازل وإلا فإن مسكها باليد يعتبر تأريض لها .
5- ينتج عنها جسمان لهما نفس مقدار الشحنة لكن مختلفين فى نوعها وذلك تطبيقا لمبدأ حفظ الشحنة .
6. يزداد مقدار الشحنة على كلا الجسمين بزيادة عدد مرات الدلك
7- اذا قمنا بدلك مادتين من القائمة التالية فإن المادة التي تقع على اليسار تميل لاكتساب شحنة موجبة فقد إلكترونات) بينما تكتسب المادة الأخرى شحنة سالبة اكتساب الكترونات
س فسر لما يلي تفسيرا علميا دقيقا:
- عند شحن الموصل الكروي تتوزع الشحنات على سطحه بالتساوي .
- عند شحن مادة عازلة تبق الشحنات في المان الذي شحنت منه . ( لا تتوزع على الجسم .
- عند دلك ساق من الابونيت بقطعة من الصوف يصبح الساق مشحونا. بينما إذا دلكت ساق من النحاس بقطعة صوف وما زلت ممسكا الساق بيدك لا يشحن .
- كيف يمكن شحن ساق من النحاس دون أن يفقد شحنته .
2. الشحن بالتوصيل ( المواد الموصلة) :-
حيث يتم ملامسة جسم مشحون بجسم متعادل .
يمكن شحن موصل غير مشحون عن طريق ملامسته ( أو توصيله بسلك) مع موصل أخر مشحون
ينتقل جزء من شحنة الموصل إلى الموصل الآخر .
تتوزع الشحنة على جميع أجزاء الموصل .
مجموع شحنتي الجسمين قبل اللمس يساوي مجموع شحنتيهما بعد اللمس ( قانون حفظ الشحنة) .
تصلح لشحن الموصلة والعازلة إلا أنها أكثر فاعلية مع المواد الموصلة .
تبقى الشحنة على العازل في مكان التلامس فقط
الكشاف الكهربائي :
هو جهاز يظهر استجابة ملحوظة عند شحنه .
- يحتوي الكشاف الكهربائي على موصلين يكونان متلامسين ومتدليين بشكل حر فى وضع التعادل واحد هذين الموصلين متصل بمفصلة عند منتصفه بحيث. يبتعد عن الموصل الثابت عند شحن الكشاف الكهربائي .
- يتصل هذان الموصلان بكرة موصلة اعلى الكشاف الكهربائي وهي تسمح بدخول الشحنة او خروجها .
خطوات الشحن بالتوصيل :
a. الكشاف الكهربائي متعادل الشحنة ( غير مشحون ).
b. عند ملامسة قضيب عازل سالب الشحنة كرة الكشاف الكهربائي ستتدفق الالكترونات من القضيب للموصل وتنتج شحنة سالبة مما يؤدي إلى تنافر الموصلان .
C. عند إبعاد القضيب المشحون تبقى الشحنة على الموصلان ويظل الانفراج .
مراجعة المفاهيم 1.2
يتحرك الموصل المتصل بمفصله بعيدا عن الموصل الثابت عند شحن الكشاف الكهربائي لأن :
a. الشحنات المتماثلة تتنافر .
b - الشحنات المتمالة تتجاذب .
C. الشحنات المختلفة تتجاذب .
d- الشحنات المختلفة تتنافر .
السؤال الاول:- ضع دائرة حول رمز الاجابة الصحيحة في الفقرات من 1 الى 20 التالية:
1) الجلونات من الجسيمات الأولية التي تتواجد داخل نواة الذرة ،أي الأتي يصفها ويحدد وظيفتها ؟
أ) جسيمات موجبة الشحنة تربط الكواركات العلوية بالسفلية
ب) جسيمات غير مشحونة تربط الكواركات العلوية بالسفلية فقط
ج) جسيمات موجبة الشحنة تربط جميع الكواركات معا
د) جسيمات غير مشحونة تربط جميع الكواركات معا
2) معتمدا على البيانات المدونة على الشكل المجاور ، ما مقدار واتجاه القوة الكهروستاتيكية المؤثرة في
أ) 4.5N وباتجاه اليسار
ب) 4SN وباتجاه اليمين
ج) N 9 وباتجاه اليسار
د) 9.9 وباتجاه اليمين
3) شحنتان نقطيتان البعد بينهما في الهواء ( lcm ) والقوة الكهروستاتيكية المتبدلة بينهما ( 9ON) ، اذا زيد البعد بينهم بمقدار (cm)2 ) فكم يصبح مقدار القوة الكهروستاتيكية المتبدلة بينهما ؟
ب) N 180
4) أي الأعداد التالية يساوي عد الكواركات العلوية في نواه الكربون ( C" )؟
أ) 12
ب) 18
ج) 6
د) 24
5) في الشكل المجاور اذا كانت (0 ج و) و (= 4q فما مقدار واتجاه القوة الكهروستاتيكية المؤثرة في الشحنة ؟
أ) I IO وباتجاه اليسار
ب) IO N وباتجاه اليمين
1: العوازل والموصلات وأشباه الموصلات والموصلات فائقة التوصيل
المواد الموصلة :- المواد التي تسمح بحركة الشحنة من خلالها وذلك بسبب احتوالها على وفرة من الشحنات الحرة ( الكترونات حرة أو ايونات ) مثل الفلزات والمحاليل الكهربائية وجسم الكائن الحي والأرض والغازات المتأينة
عند وضع شحنة على موصل فإنها تتوزع على سطح الموصل الكامل
المواد العازلة : هي المواد الي لا تسمح بحركة الشحنة من خلالها وذلك لعدم احتوائها على وفرة من الشحنات الحرة المطاط والبلاستيك والزجاج والحرير والجو الجاف.
عند وضع شحنة على جزء من مادة عازلة فإنها تبقى في المكان نفسه ولا تنتقل
أشباه الموصلات:- مواد يمكن ان تتحول من عازلة الى موصلة ثم عازلة مرة اخرى
- تعد أساسا فى كل صناعات الكمبيوتر و الالكترونيات مثل التلفاز والكميرات والهواتف
- استخدمت لأول مرة في أجهزة الترانزستور حيث تقوم الآن شرائح الكمبيوتر الحديثة بوظائف الملايين من الترانزستور .
أشباه الموصلات نوعان
نقية غير نقية
غير نقية تصنع عن طريق التطعيم ( اضافة كميات دقيقة من مواد أخرى)
النوع P تطعم بمواد مستقبلات ناقل الشحنة الفجوات الموجبة
النوع n تطعم بمواد مانحات ناقل الشحنة الالكترونات
نقية مثل الزرنيخ و الجاليوم و الجرمقيوء والسليكون
الموصلات فائقة التوصيل
• مقاومتها لتوصيل الكهرباء صفر. وبالتالي لا يحدث فيها فقد للطاقة.
• تكون فائقة التوصيل عند درجات الحرارة المنخفضة جدا.
• مثل سبيكة النيوبيوم والتيتانيوم التي تحفظ عند درجة حرارة k 2, 4.
• خلال العشرين سنة الماضية تم تطوير مواد جديدة تعمل موصلات فائقة عند درجة حرارة عالية نسبيا
• لم يكتشف حتى الآن مواد فائقة التوصيل عند درجة حرارة الغرفة (0K) Tc=3OO) .