أوراق عمل ومراجعة درس المجالات الكهربائية فيزياء الصف الثاني عشر العام

أوراق عمل ومراجعة درس المجالات الكهربائية فيزياء الصف الثاني عشر العام

تمثيل المجال الكهربائي

يمكن تمثيل المجال الكهربائي من خلال خطوط تعرف باسم خطوط المجال الكهربائي" أو " خطوط القوة 

خطوط المجال الكهربائي القوة الخطوط المستخدمة لتمثيل المجال الكهربائي الفعلي في الفراغ أو الوسط المحيط بالشحنة

أهمية خطوط المجال الكهربائي ( خطوط القوة 

تزودنا خطوط المجال الكهربائي بمعلومات عن :

أ- اتجاه المجال: حيث يشير اتجاه المماس المرسوم عند نقطة الى اتجاه المجال الكهربائي عند تلك النقطة 

ب. شدة المجال الكهرباني: حيث تشير المسافات الفاصلة بين خطوط المجال الكهربائي الى شدة المجال الكهربائي عند تلك النقطة 

كلما كانت الخطوط متقاربة كان المجال الكهربائي قويا 

كلما كانت الخطوط متباعدة كان المجال الكهربائي ضعيفا

خصائص خطوط المجال الكهربائي 

1- تخرج دائما من الشحنة الموجية وتدخل الى الشحنة السالبة

2. خطوط وهمية لا وجود لها في الواقع

3. لا تتقاطع مطلقا 

4. تكون متقاربة في المجالات القوية ومتباعدة في المجالات الضعيفة 

5- تنتشر حول الجسم في الثلاثة الأبعاد (من جميع الجهات)

خطوط القوة المجال للشحنات المختلفة

يختلف شكل المجال الكهربي بحسب التوزيعات النفطية للشحنات 

1. الشحنة الموجية: خطوط المجال تكون منتشرة شعاعيا للخارج. 

2. الشحنة السالبة خطوط المجال تكون منتشرة شعاعيا للداخل. 

3. شحنتان أو أكثر خطوط المجال تكون منحنية و أكثر تعقيدا ، لأن المجال الناتج يكون ناتجا عن الجمع الاتجاهي للمجالات الناتجة عن الشحنات. ولكنها دائما تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل الى الشحنة السالبة

يمثل المجال الكهربائي القوة الكهربائية عند نقاط مختلفة في الفراغ 

تمثل خطوط المجال الكهربائي متجهان محصلة النوى المبذولة على وحدة شحنة كهربائية موجبة. وتبدأ من الشحنات الموجية وتنتهي في الشحنات السالبة 

ينتشر المجال الكهربائي لشحنة نقطية في شكل خطوط شعاعية، وهو يتناسب طرديا مع الشحنة. وعكسيا مع مربع المسافة من الشحنة

شدة المجال الكهربائي

شدة واتجاه المجال الكهربائي عند نقطة 

1. شدة المجال الكهربائي عند نقطة هو مقدار القوة المؤثرة في شحنة اختبارية موجبة موضوعة عند تلك 

النقطة 

حيث أن 

القوة المؤثرة في الشحنة (N) و مقدار الشحنة (C) شدة المجال الكهربائي (N/m )

2- اتجاه المجال الكهربائي عند نقطة هو اتجاه القوة المؤثرة على شحنة اختبارية موجبة موضوعة عند الى النقطة

علل لما يلي

أ. الشحنة الاختبارية يجب أن تكون موجبة وصغيرة

ج حتى لا تؤثر الشحنة الاختيارية في الشحنات الأخرى 

ب. شدة المجال الكهربائي عند نقطة لا يعتمد على مقدار شحنة الاختبار

ج: لأن النسبة بين القوة والشحنة الاختبارية تكون ثابتة دائما

قانون حساب شدة المجال الكهربائي عند نقطة

تفترض وجود شحنة موجبة عند تلك النقطة تكون القوة المؤثرة في شحنة اختيارية موجبة و هي : ولكن شدة المجال الكهربائي عند نقطة 99 = F حيث أن عن شدة المجال الكهربائي (N/c ) و مقدار الشحنة (c) : المسافة (m) : ثابت کولوم و يساوي * 9x10°N.m/c

بالتعويض عن (1) في (2) نحصل على :

العوامل التي يتوقف عليها شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية

1. مقدار الشحنة يتناسب شدة المجال الكهربائي طرديا مع مقدار الشحنة 

2- بعد النقطة عن الشحنة يتناسب شدة المجال الكهربائي عند نقطة عكسيا مع مربع المسافة

حساب شدة المجال الكهربائي الناتج عن عدة شحنات نقطية 

1. توجد شدة المجال الكهربائي الناتج عن كل شحنة على انفراد عند تلك النقطة 

2. توجد شدة المجال الكهربي المحصل عن طريق جمع المتجهات ( محصلة المتجهات)

الفرق بين شدة المجال الكهربائي والقوة الكهربائية 

المجال الكهربائي يعتبر خاصية لتلك المنطقة من الفضاء ولا يعتمد على شحنة الاختبار المستخدمة في قياسه، أما القوة الكهربائية تعتمد على مقدار شحنة الاختبار ونوعها

السؤال الأول : 

أولا : اختر أنسب تكملة لكل من العبارات التالية

1 - اعتمادا على الشكل المجاور ، النسبة بين كميتي الشحنتين تساوي

2 - يتحرك إلكترون نحو الشمال عند وضعه حرا في مجال كهربائي منتظم ، في أي اتجاه يكون هذا المجال ؟

الشمال ، الغرب ، الشرق ، الجنوب

3 - أي من الأتي ليس صحيحا لخطوط المجال الكهربائية :

تبدأ من الشحنة الموجبة وتنتهي عند الشحنة السالبة           كثافتها عبر وحدة المساحات يعتمد على نوع الشحنة المولدة للمجال

تتقارب بزيادة شدة المجال                                             لا تتقاطع

4 - عندما تكون الشحنتان مختلفتين موضوعتين في الفضاء و على استقامة واحدة، فإن النقطة التي ينعدم عندها المجال 

فيما بين الشحنتين وأقرب لأقلهما مقدارا                              فيما بين الشحنتين و أقرب لأكبرهما مقدارا 

خارجهما وعلى الخط الواصل بينهما وأقرب  لأكبرهما مقدارا       خارجهما وعلى الخط الواصل بينهما وأقرب لأقلهما مقدارا

5 - عندما تتزن كرة فلزية صغيرة داخل مجال كهربائي، على ماذا يدل ذلك ؟ 

القوة الكهربائية تساوي قوة الجاذبية       وضعت الكرة عند نقطة التعادل 

الكرة تحمل شحنة سالبة                         الكرة تحمل شحنة موجبة. 

6 - أي من الأتي يعبر عن القوة الكهربائية المؤثرة في شحنة اختبار صغيرة مقسومة على كمية شحطة الأختبار ؟ 

شدة المجال الكهربائي     طاقة الوضع الكهربائية        كثافة الشحنة      الجهد الكهربائي

7 - إلى أي من النقاط الأربع المبينة في الشكل المجاور يجب نقل الشحنة (q) إليها من موقعها الحالي لكي تزداد طاقة وضعها الكهربائية ؟

السؤال الأول : (25 -2 ) ص 55 

- وضعت شحنة نقطية cx 10 -9 4.00 = q على المحور عند نقطة الأصل . ما المجال الكهربائي الناتج عند X = 25.0 cm

السؤال الثاني : ( 26 -2 ) ص 55 

- وضعت شخنة نقطية مقدارها mc 48.00 + على المحور y عند m 20 ووضعت شحنة مقدارها nc 00, 24. على المحور y عند m 6.000- = y ما اتجاه المجال الكهربائي عند نقطة الأصل ؟

قانون جاوس . 

يتناسب التدفق الكهربائي الذي يمر عبر سطح مغلق مهما كان شكله ( سطح جلوس) تناسب طرديا مع مقدار الشحنة الكهربائية التي يحيط فيها ذلك السطح أي أن:

حيث : (q) مقدار الشحنة الكلية التي يحيط فيها السطح الجاوسي احاطة تامة (إغلاق تام) 

ملاحظات هامة :

1- اذا كان السطح المعلق لا يحتوي شحنة فهذا يعني انعدام التدفق الكلي خلاله حتى لو كان موضوع في مجال خارجي منتطم أو غير منتظم . 

2. اذا كان هناك أكثر من شحنة داخل السطح المعلق تجمع جمع جبري تم يحسب التدفق الناتج عن مجموعها او يتم حساب التدفق الناتج عن كل شحنة ثم تجمع جمع جبريا . 

3- التدفق خلال سطح معلق يحيط بشحنة سالبة يكون مسار للتدفق خلال سطح مغلق يحيط بشحنة موجبة لها المقدار نفسه 

4- يمكن التعبير عن قانون جاوس بصيغة أخرى تتضمن مفهوم التدفق الكهربائي وكالتالي :

ووفقا لهذه الصيغة يمكن كتابة نص قانون جاوس كالتالي (تكامل سطح مركبات المجال الكهربائي العمودية على المساحة مضروبا في المساحة يتناسب طرديا مع الشحنة الكلية داخل السطح المغلق)

س 48 - وضعت أربع شحنات (2q -7q + و-، 3 q+) في حيز ثلاثي الأبعاد وأحيطت بسطح جاوسي ، احسب التدفق الكهربائي خلال هذا السطح .