مراجعة وحدة الشحنة والقوة الكهربائية فيزياء الصف العاشر المتقدم
الشحنة الكهربائية
رمزها : (q) , وحدة قياسها : كولوم (C)
أجزاء الكولوم : ميکروکولوم , نانوکولوم
أنواعها :
1) موجبة مثل شحنة البروتون 2) سالبة مثل شحنة الإلكترون .
علل : بالرغم أن الذرة تحوي بروتونات موجبة وإلكترونات سالبة إلا أنها متعادلة كهربائية (شحنتها الكلية صفر)
* لأن عدد البروتونات والإلكترونات متساوي ومقدار شحنتيهما متساوي أيضا .
يشحن الجسم عندما يفقد أو يكتسب الإلكترونات فقط . علل ؟
لأن البروتونات ثابتة داخل النواة أما الإلكترونات خارج النواة فيسهل انتقالها . "
إذا فقد الجسم المتعادل إلكترونات يصبح موجبا وإذا اكتسب إلكترونات يصبح سالبا .
خصائص الشحنة الكهربائية :
1) الشحنات المتشابه تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب .
2) الشحنة محفوظة . أي لا تفنى ولا تستحدث ومجموعها الكلي يبقى ثابت .
3) الشحنة مكماة . أي أن شحنة أي جسم تساوي مضاعفات صحيحة للشحنة الأولية
عدد صحيح موجب يمثل عند الإلكترونات .
س1) بالون مشحون بشحنة سالبة (6C-) ما عدد الإلكترونات الزائدة التي يحملها .
س2) جسم متعادل اكتسب (3000) إلكترون أثناء عملية شحنه بالدلك كم تصبح شحنة هذا الجسم .
س3) جسم شحنته (3x10-) , ما عدد الإلكترونات التي يجب أن يفقدها أو يكتسبها الجسم لتصبح شحنته 1.8x100+) ثم حدد هل الجسم يكسب أم يفقد الإلكترونات ؟
تقسم المواد من حيث مقدراتها على نقل الشحنة إلى :
1) مواد موصلة . تنتقل الشحنات خلالها بسهوله مثل : النحاس و الحديد , جسم الإنسان و الأرض
2) مواد عازلة . لا تنتقل الشحنات خلالها بسهولة مثل : الحرير , الزجاج , البلاستيك , الصوف .......
3) مواد شبة موصلة مثل السيليكون والجرمانيوم
4) مواد فائقة التوصيل .
طرق شحن الأجسام :
1) الدلك
2) اللمس (أو التوصيل) مهم جدا
3) الحث (أو التأثير) مهم جدا
4) الاستقطاب .
الشحن بالدلك
مثال عليه : دلك ساق أبونيت بقطعة صوف . (الأبونيت يصبح سالب والصوف موجب).
شحنة الدلك تساوي وتخالف شحنة المدلوك لأن عدد الإلكترونات المفقودة يساوي عدد الالكترونات
عند استخدام هذه الطريقة مع الموصل يجب مسکه بعازل حتى لا تنتقل الشحنات المتكونة عليه إلى الجسم ثم إلى الأرض
الشحن باللمس (التوصيل)
• تنتقل الشحنة من أحد الجسمين إلى الآخر ويكون :
- مجموع الشحنتين قبل اللمس يساوي مجموعهما بعد اللمس (لأن الشحنة محفوظة)
- تكون شحنة الجسمين بعد التلامس من نفس النوع .
- تصلح لشحن المواد الموصلة (في العازل تأثيرها محدود جدا).
س4) کرتان موصلتان ومتماثلتان شحنة الأولى (8C-) وشحنة الثانية (20+) تلامست الكرتان ثم فصلتا
1) ما شحنة كل منهما بعد التلامس ولماذا ؟
2) احسب عدد الإلكترونات التي انتقلت بين الكرتين وحدد اتجاه حركتها ؟
الشحن بالتأثير (أو الحث)
هو عملية شحن الموصل بوضعه قرب جسم آخر مشحون .
1) تقريب المؤثر من الموصل دون ملامسة .
يتكون على طرف الموصل القريب من المؤثر شحنة مقيدة لتجاذبها مع شحنة المؤثر وعلى الطرف البعيد شحنة حرة .
2) وصل الموصل بالأرض بوجود المؤثر للتخلص من الشحنة الحرة .
3) قطع الاتصال مع الأرض بوجود المؤثر .
4) إبعاد المؤثر .
ملاحظات :
- التوصيل بالأرض وقطع الاتصال بالأرض يجب أن يتم بوجود المؤثر والا سيتعادل الموصل ولا يشحن .
- الشحنة النهائية الناتجة تكون مخالفة لشحنة المؤثر
سؤال) قرب ساق معدني مشحون موجب من قرص کشاف كهربائي متعادل كما في الشكل دون أن يلامسه :
1) ماذا يحدث لورقتي الكشاف مع التفسير .
2) إذا أبعد الساق المعدني ماذا يحدث لورقتي الكشاف .
3) إذا قرب الساق المعدني المشحون من جديد من القرص وتم لمس القرص باليد ثم قطع التلامس وأبعد الساق ماذا يحدث لورقتي الكشاف .
تجربة مليكان
الهدف منها : قياس شحنة الإلكترون .
الجهاز المستخدم : كما في الشكل .
الاستنتاج : الشحنة الكهربائية مكماة .
كيف أثبت مليكان أن الشحنة مكماة ؟
الجهاز المستخدم اوجد أن شحنة قطيرات الزيت تساوب دائمة أعدادا صحيحة من شحنة الإلكترون
أسئلة خفيفة سريعة :
1) إذا مسكت ساق نحاسية ودلكتها بقطعة صوف ثم قربتها من ساق أبونیت دلكت بالصوف أيضا فإنهما لا تتجاذبان ولا تتنافران ؟
ج) لأن الشحنة المتكونة على النحاس تنتقل بسهولة إلى جسم الإنسان ومنه إلى الأرض ،
2) لماذا يكون المرذاذ الإلكتروستاتيكي أكثر فاعلية من المرذاذ العادي ؟
ج) لأنه يوفر كمية كبيرة من الطلاء المستخدم
3) يمكن شحن معادن كالنحاس والفضة بواسطة الحث بينما لا يمكن ذلك مع المواد البلاستيكية اشرح السبب
ج) لأن البلاستيك مادة عازلة لا تنقل الشحنات بسهولة .
4) أيهما يعتبر دليلا قطعيا على أن جسما ما مشحون , تجاذبه مع جسم آخر أم تنافره معه . فسر إجابتك .
ج) التنافر، لأن التجاذب قد يكون نتيجة شحنة سطحية مستحثة
(5) هل يدل تجاذب بالون مشحون بشحنة سالبة مع الجدار على أن شحنة الجدار موجبة ؟ فسر إجابتك .
ج) لا , لأن شحنة البالون تستحث شحنة سطحية على الجدار فيتجاذبان .
6) ما المبدأ الذي كشفته تجربة مليكان حول طبيعة شحنة الإلكترون .
ج) الشحنة مكماة .
7) بعض الأجسام التي على الأرض ليس لها شحنة محصلة علما أنها تحتوي على كمية هائلة من الإلكترونات كيف يكون ذلك ممكنة .
ج) يتعادل كل إلكترون مع بروتون .
8) إذا حصل تجاذب بين جسم متدل وجسم آخر مشحون هل تستطيع أن تستنتج أن الجسم المتدلي مشحون .
ج) لا , قد يكون الجسم المتدلي متعادل واستحث عليه شحنة سطحية بواسطة الجسم المشحون .
9) فسر: عندما تدلك بجواريك الصوفية سجادة الغرفة بقوة ثم تلمس قبضة الباب المعدنية تتعرض لصدمة كهربائية .
ج) يشحن الجسم بالدلك وعند لمس قبضة الباب المعدنية يحدث انتقال مفاجئ للإلكترونات ينتج عنه صدمة كهربائية .
10) قربت ساق أبونيت مشحونة بشحنة سالبة من كرة نخاع بيلسان متعادلة ومعلقة بحامل كما في الشكل فلوحظ انجذاب الكرة نحو الساق ثم ابتعادها عنه , فسر ذلك ؟
ج) في البداية شحنة الساق تستحث شحنة سطحية على الكرة فتجذبها وعندما تلامس الكرة الساق تشحن باللمس بشحنة سالبة فتتنافر مع الساق .
س8) اختر الإجابة الصحيحة :
وضع جسم سالب الشحنة على مقربة من موصل غير مشحون ومتصل بالأرض أجب عن الفقرتين التاليتين
1) ما اسم عملية الشحن هذه .
أ) الدلك ب) الحث ج) التوصيل د) الاستقطاب
2) ما نوع الشحنة التي يكتسبها الموصل
أ) لا يمكن تحديدها ب) موجبة ج) سالبة د) موجبة من جهة وسالبة من الجهة المقابلة
3) ماذا يحدث عندما يدلك قضيب مطاطي بقطعة فراء تعطيه شحنة سالبة ؟
أ) تنتزع البروتونات من القضيب ب) يصبح الفراء سالبا أيضا ج) تضاف الإلكترونات إلى القضيب د) يبقى الغراء متعادلا
4) بعد دلك قضيب زجاجي بالحرير صار القضيب موجبا إذ:
أ) انتزعت الإلكترونات من القضيب ب) أضيفت البروتونات إلى القضيب
ج) انتزعت البروتونات من القضيب د) بقي الحرير متعادلا
5) أيها يسهل أكثر نقل الشحنة :
أ) غير الموصلات ب) شبة الموصلات ج) الموصلات د) العوازل
6) أيها يصف العوازل الكهربائية :
أ) الشحنات على سطحها لا تتحرك ب) تتحرك الشحنات فيها بحرية أكثر
ج) لها قوة شد عالية د) هي موصلة جيدة للحرارة
7) طريقة شحن الموصل بمجاورته لجسم آخر مشحون ومن ثم توصيل الموصل بالأرض تسمى
أ) الشحن بالتماس ب) الشحن بالأستقطاب ج) الحث د) التعادل
8) يمكن شحن الموصلات والعوازل بواسطة :
أ) التوصيل بالأرض ب) الاستقطاب ج) الحث د) التوصيل
9) بعكس شحن العوازل يمكن شحن الموصلات بواسطة :
أ) التوصيل بالأرض ب) الحث ج) الاستقطاب د) الاتصال
10) تحدث قوة التنافر بين شحنتين عندما :
أ) تختلف إشارتا الشحنتين ب) يتساوی مقدار الشحنتين ج) تتشابه إشارتا الشحنتين د) يختلف مقدارا الشحنتين
11) الشحنة الكهربائية :
أ) توجد فقط في الموصلات ب) توجد فقط في العوازل ج) محفوظة د) غير محفوظة
12) يوضح الشكل المجاور الشحن بوساطة : وزارة ( ۱۹۹۷م):
أ ) التوصيل بالأرض ب) الاستقطاب ج) الاتصال د) الحث
13) يمكن إحداث شحنة سطحية على العوازل بواسطة :
أ) التوصيل بالأرض ب) الاستقطاب ج) الحث د) التوصيل