أوراق عمل وحدة الكهرباء الساكنة فيزياء الصف الثاني عشر عام - نموذج 3
انتقال الشحنات الكهربائية ( Transfer of electric charge )
- المواد حسب توصيلها للتيار الكهربائي :
(1) مواد موصلة Conductors : وهي المواد التي تسمح بانتقال الشحنة خلالها بسهولة .
( السبب : تحتوي على وفرة في عدد الإلكترونات الحرة )
مثال : الحديد ، النحاس ، الألمنيوم المحاليل الكهربائية ، الغازات المتاينة ، الأرض ، جسم الانسان .
و إذا اكتسب الجسم شحنة فإنها تتوزع على السطح بالكامل .
(2) مواد عازلة Insulators : وهي المواد التي لا تسمح بانتقال الشحنة خلالها بسهولة .
( السبب : لا تحتوي على وفرة في عدد الإلكترونات الحرة )
مثال : الزجاج ، المطاط ، البلاستيك . حيث تبقى الشحنة مكانها و لا تنتقل خلال الجسم .
طرق شحن الاجسام بالكهرباء الساكنة
(1) الشحن بالدلك :
- المادة في الحالة الطبيعية متعادلة ( عدد الإلكترونات السالبة يساوي عدد البروتونات الموجبة )
- دلك مادتين مختلفتين ببعض .
- تنتقل بعض الإلكترونات من احدى المادتين إلى الأخرى .
- يصبح للجسمين نفس مقدار الشحنة لكن مختلفتين في النوع .
- مثال : ( ابونایت " مطاط " مع صوف ) أو ( زجاج مع حرير ) ( المطاط و الحرير : سالب الشحنة ) ( الصوف و الزجاج : موجب الشحنة )
- تستخدم هذه الطريقة لشحن الموصلات و العوازل
- الشحن الموصل يجب عدم لمسه ( يكون له قاعدة عازلة )
(2) الشحن بالحث ( التأثير ) : الموصلات فقط
عند تقريب الساق المشحونة من الموصل . يحدث اعادة التوزيع شحنة الموصل (لا يكتسب الموصل أو يفقد شحنة )
هل يمكن شحن موصل بالحث بشحنة دائمة تبقى عليه بعد ابعاد المؤثر ؟ نعم بتوصيله مؤقتة مع الأرض .
الخطوات :
1- تقريب الساق المشحونة ( المؤثر ) من الموصل دون ملامسته . ( يحدث اعادة توزيع شحنة الموصل حيث يتكون على طرف الموصل القريب من المؤثر شحنة مخالفة مقيدة بسبب قوة التجاذب مع المؤثر وعلى الطرف البعيد شحنة حرة مشابهة لشحنة المؤثر
2- توصيل الموصل بالأرض ( تأريض )
3- قطع الاتصال مع الأرض مع بقاء المؤثر
4- ابعاد المؤثر أو لمسه باليد . فتنتقل الشحنة الحرة . ( تتوزع شحنة الموصل على اجزاء الموصل )
- الشحن بالحث للموصلات فقط .
- لا تتغير شحنة المؤثر .
- عند الشحن بشحنة دائمة تكون شحنة الموصل مخالفة لشحنة المؤثر .
- مقدار الشحنة على الموصل لا تساوي مقدار شحنة المؤثر الا إذا كان عبارة عن لوحين متوازيين متقابلين بينهما مسافة صغيرة . أو الجسم يحيط احاطة تامة بالمؤثر .
(3) الشحن بالتوصيل ( اللمس ):
شحن المادة الموصلة .
- يمكن شحن موصل غير مشحون عن طريق ملامسته ( أو توصيله بسلك ) مع موصل مشحون آخر .
- ينتقل جزء من شحنة الموصل إلى الموصل الآخر
- تتوزع الشحنة على جميع أجزاء الموصل .
- مجموع الشحنتين على الجسمين يساوي شحنة الموصل المشحون قبل التلامس شحن المادة العازلة . = شحن عازل غير مشحون عن طريق ملامسته ( أو توصيله بسلك ) مع موصل مشحون آخر .
- ينتقل جزء من شحنة الموصل إلى العازل .
- تبقى الشحنة على العازل في مكان التلامس فقط .
شحن الكشاف الكهربائي بالحث :
1- تقريب المؤثر المشحون
2- توصيل الكشاف بالأرض أو لمسه
3- قطع الاتصال مع الأرض و ابعاد المؤثر
يبين الشكل المجاور موصل گروي مشحون و يرتكز على حامل عازل وسطحه متصل بقرص كشاف كهربائي . فسر لماذا يقل انفراج ورقتي الكشاف عند تقریب جسم موصل من الموصل الكروي .
الجسم مشحون بشحنة موجبة وذلك لأن شحنته كانت قادرة على جذب جزء من الشحنة السالبة المتواجدة على ورقتي الكشاف و الموصل الكروي لتتجمع في جهة الموصل الكروي القريبة من الجسم ، مما يؤدي إلى نقصان قوة التنافر بين ورقتي الكشاف فيقل الانفراج .
أيهما يعتبر دليلا قطعيا على أن جسما ما مشحون , تجاذبه مع جسم آخر أم تنافره معه ؟ فسر إجابتك
يعتبر تنافر الجسم المشحون مع جسم آخر دليلاا قاطعا على أن الجسم الاخر يحمل شحنة مشابهة اما تجاذب الجسم المشحون مع جسم آخر فلا يعتبر دليل على أن الجسم الأخر يحمل شحنة مخالفة فقد يكون متعادل لكن شحناته استقطبت سطحيا فحدث التجاذب .
عدد بعض التطبيقات العملية للقوى الكهروسكونية ؟
1- المداخن الصناعية : حيث نستطيع باستخدام هذه القوى تجميع السناج من المداخن فنضمن عدم خروجه للهواء الجوي.
2- المرذاذ الالكتروسكوني ( الصبغ الكهربائي ): حيث يتم شحن قطرات الطلاء بالحث واستخدامها لطلاء الأجسام التي يتم شحنها بشحنة مخالفة فتتم عملية الطلاء بصورة منتظمة ولا يتطاير الطلاء حول الجسم المستهدف
3- الطابعات او آلات التصوير : حيث يتم شحن قطرات الحبر بشحنات مخالفة لشحنة الورقة فنظمن بذل الحصول على صورة طبق الأصل.
مراجعة
1. الأجسام المشحونة بعد دلك مشط بسترة مصنوعة من الصوف يمكنه جذب قصاصات ورق صغيرة. لماذا يفقد المشط هذه القدرة بعد عدة دقائق ؟
2. أنواع الشحنات من خلال التجارب التي مرت في هذا الجزء، كيف يمكنك أن تعرف أي الشريطين B أو T موجب الشحنة؟
3. أنواع الشحنات كرة البيلسان كرة صغيرة مصنوعة من مادة خفيفة، مثل البوليسترين، وتكون عادة مطلية بطبقة من الجرافيت أو الألومنيوم. كيف يمكنك أن تحدد ما إذا كانت كرة البيلسان المعلقة بخيط عازل متعادلة كهربائيا، أو ذات شحنة موجبة، أو ذات شحنة سالبة؟
4. فصل الشحنات يشحن قضيب مطاط بشحنة سالبة عند دلکه بالصوف. ماذا يحدث لشحنة الصوف؟ ولماذا؟
5. شحن الموصلات افترض أنك علقت قضيبا فلزیا طويلا بخيوط حرير بحيث أصبح القضيب معزولا، ثم لامست أحد طرفي القضيب الفلزي ٫ بقضيب زجاجي مشحون. صف كيف يشحن القضيب الفلزي، وحدد نوع الشحنات عليه.
6. الشحن بالدلك يمكنك شحن قضيب مطاط بشحنة سالبة بدلکه بالصوف. ماذا يحدث عند دلك قضيب نحاس بالصوف؟
7. التفكير الناقد يمكن أن يفترض أحدهم أن الشحنة الكهربائية نوع من الموائع تتدفق من أجسام لديها فائض في المائع إلى أجسام لديها نقص فيه. لماذا يكون نموذج التيار الثنائي الشحنة أفضل من نموذج المائع الأحادي ؟
الاجابة
1. يفقد شحنته في الوسط المحيط به.
2. قرب قضيبا زجاجيا مشحونا بشحنة موجبة إلى كل من الشريطين، فيكون الشريط الذي يتنافر معه موجب الشحنة.
3. أحضر جسا مشحونا بشحنة معلومة، ولتكن سالبة، وقربة إلى كرة البيلسان، إذا تنافرت الكرة معه فإن شحنتها تكون مشابهة لشحنة الجسم المقرب، وإذا انجذبت إليه فإن شحنتها تكون مخالفة لشحنة الجسم أو متعادلة. بعد ذلك قرب قضيبا زجاجتيا مشحونا بشحنة موجبة إلى كرة البيلسان فإذا تنافرا فإن شحنة الكرة تكون موجبة، أما إذا انجذب أحدهما إلى الآخر فإن الكرة تكون متعادلة الشحنة.
4. يصبح الصوف موجب الشحنة.
5. يجذب قضيب الزجاج الإلكترونات من القضيب الفلزي، لذا يصبح الفلز موجب - الشحنة، وتتوزع الشحنات عليه بانتظام.
6. النحاس مادة موصلة، لذا يبقى متعادلا ما بقي ملامسا ليدك.
7. يمكن لنموذج التيار الثنائي الشحنة أن يوضح التنافر والتجاذب بطريقة أفضل، وهو يوضح أيضا كيف يمكن أن تشحن الأجسام عند دلك بعضها ببعض.