انجذاب ريش الطيور والخيوط الصوفية أو القطنية إلى قطعة الكهرمان عند دلكه بقطعة قماش

Transcript

1

2 العالم الفيلسوف طاليس وليم جلبرت شارل دوفيه بنجامين فر انكلين ستيفن غ اري االكتشاف انجذاب ريش الطيور والخيوط الصوفية أو القطنية إلى قطعة الكهرمان عند دلكه بقطعة قماش تقصى ظاهرة الكهرباء بعد مالحظته لبعض المواد التي تنجذب نحو بعضها واشتق اسم كهرمان " قوة تجاذب" أجزم أن الكهرباء سياال من نوع ما اقترح الشحنات الكهربائية السالبة والموجبة وبين أن البرق عبارة عن انتقال شحنات كهربائية ساكنة. صنف المواد إلى مواد موصلة ومواد عازلة سنتطرق لد ارسة تفاعل الشحنات الكهربائية بعضها مع بعض في حالة السكون. تركيب الذرة " النموذج الذري الحديث ". تتكون املادة من ذرات والذرة تتكون من : أ. نواة تحتوي على 1( نيترونات وهي متعادلة الشحنة 2( بروتونات وهي تحمل شحنة موجبة. ب. ألكترونات تتحرك في مستويات طاقة تحيط بالنواة تحمل شحنة سالبة. الوضع الطبيعي للذرة : الذرة في طبيعتها متعادلة كهربائيا الن عدد البروتونات " الموجبة " الشحنة مساوية عدد االلكترونات " السالبة " الشحنة. 1

3 أشكال الذرات أ. فقد إلكترون وبهذا تصبح الذرة موجبة الشحنة " أيون موجب " ب. تكتسب إلكترون وبهذا تصبح الذرة سالبة الشحنة " أيون سالب" شحنة مكممة شحنة محفوظة لها شحنتان خاصية الشحنة خاصية الكتلة خواص الجسيمات عدد خواص الشحنات الكهربائية شحنة موجبة شحنة سالبة 2

4 ما املقصود بقولنا أن الشحنة مكمة تتواجد الشحنات الكهربائية على األجسام المادية المختلفة بكميات مساوية لمضاعفات شحنة االلكترون. الصيغة الرياضية : حيث أن : مقدار الشحنة المتواجدة على الجسيم. ن = عدد صحيح ( ) شحنة االلكترون وتساوي ( كولوم ) مالحظات. ش 5 )1 شحنة االلكترون سالبة وتساوي ( كولوم ) وهي تساوي مقدار الشحنة الموجبة إال أن شحنتها موجبة. 2( الشحنة الكلية / إذا تجمعت شحنات على جسم غير مشحون فإن هذا الجسم يحمل شحنة مقدارها الجمع الجبري للشحنات التي 2 ) e ولكنها ال ش 3 e تجمعت. 1 3( يتكون البروتون والنيترون من ثالثة جسيمات تسمي " الكواركات " وتحمل شحنة مقدارها ( ش 3 يمكن أن تتواجد بصورة منفردة في الطبيعة لذلك ال يمكن التعامل مع شحنتها كشحنات أساسية. مثال : ما شحنة جسيم فقد ( 111 إلكترون ) الكتاب المدرسي ص ( ) 79 أي من قيم الشحنات التالية ميكن أن حيملها جسيم مشحون : 11 1 قيمة الشحنة كولوم كولوم شe e الكتاب كولوم كولوم يمكن أو ال يمكن المدرسي س )3( ص ( ) 501 ما عدد األلكترونات التي يجب أن يفقدها جسم متعادل لتصبح شحنته ( 1 كولوم ) التوضيح

5 ما املقصود بقولنا أن الشحنة حمفوظة الشحنة ال تأتي من العدم وال تذهب إلى العدم ولكن يمكنها أن تنتقل من جسم إلى آخر في النظام. ما املقصود بالنظام عبارة عن مجموعة من األشياء أو المواد تتفاعل مع بعضها البعض. مثال توضيحي لعملية دلك األجسام معا. عند دلك قطعة من الحرير بقضيب من الزجاج نجد أن االلكترونات تحركت من الزجاج نحو قطعة الحرير حيث أن عدد االلكترونات التي فقدها الزجاج مساوية لعدد االلكترونات التي اكتسبها الحرير ونستنتج أيضا أن اكتساب المادة لأللكترونات أو فقدها يعتمد على طبيعة المادة وخاصة قوة الت اربط بين االلكترونات والنواة. علل / 1. عند دلك قضيب من الزجاج بقطعة من احلرير تظهر شحنة سالبة على احلرير وتظهر شحنة موجبة على قضيب الزجاج ختتلف املواد من حيث قابليتها لفقد أو كسب االلكرتونات طرق توليد الكهرباء الساكنة طرق توليد الكهرباء الساكنة " الحث " الدلك التوصيل التأثير 4

6 توليد الكهرباء الساكنة. أوال : طريقة الدلك ما املقصود بطريقة الدلك وهي عبارة عن نقل الشحنات الكهربائية السالبة من جسم إلى آخر نتيجة دلكهما معا. ما نوع الشحنة املتواجدة على املادة عندما : أ. تكتسب إلكترونات / شحنة سالبة ب. تفقد إلكترونات / شحنة موجبة. ما هو العامل الذي يعتمد عليه فقد واكتساب املادة لاللكرتونات تعتمد على قوة ت اربط االلكترونات بنواة المادة. سلسلة الدلك الكهربائي تعريف: عبارة عن سلسلة توضح من خاللها قدرة االلكترونات على فقدانها وتحررها من المادة نتيجة دلكها مع مواد آخرى تابعة لها في السلسلة. مالحظة : من د ارسة الشكل المجاور نجد أن : ذ ارت المادة التي في أعلى السلسلة تفقد االلكترونات بصورة أكبر من المادة التي تليها. فسر : عند دلك قضيب من البالستيك " أبونايت " بقطعة من الصوف تظهر شحنة على البالسيتك وتظهر شحنة موجبة على الصوف. سالبة

7 الماهر في الفيزياء ثانيا / طريقة الحث : ما املقصود بطريق الشحن باحلث شحن األجسام الموصلة عن طريق تقريب جسم مشحون من جسم آخر غير مشحون. مالحظات : 1. سيظهر على الموصل الغير مشحون نوعين من الشحنة متساويتان في المقدار ومختلفتان في اإلشارة " حرة ومقيدة " 2. الطرف القريب من المؤثر ستظهر عليه شحنة مخالفة لشحنة المؤثر " الموصل المشحون " ندعوها بالشحنة المقيدة. 3. الطرف البعيد عن المؤثر ستظهر عليه شحنة مشابهة لشحنة المؤثر ندعوها بالشحنة الحرة. 8. ال يمكن تفريغ الشحنة المقيدة عند وصل الموصل باألرض أثناء وجود المؤثر بينما يمكن تفريغ الشحنة الحرة عند وصل الموصل باألرض. توضيح نشاط املالحظة / عند تقريب الزجاج من قرص الكشاف الكهربائي يشحن قرص الكشاف " الطرف القريب " بشحنة سالبة مقيدة " مخالفة لشحنة قضيب الزجاج " بينما تشحن ورقتا الكشاف بشحنة موجبة حرة وعند لمس قرص الكشاف باليد وبوجود قضيب الزجاج تنتقل الشحنة السالبة من األرض إلى الكشاف فيصبح الكشاف مشحونا بشحنة سالبة حتى بعد إبعاد قضيب الزجاج. وضح كيف نقوم بشحن كرتني متعادلتني كهربائيا بشحنتني خمتلفتني وذلك باستخدام قضيب زجاج مشحون بشحنة موجبة بالرسم 6

8 ثالثا : طريقة التوصيل وفيه يتم تالمس بين موصلين فيكتسب الموصالن شحنة ثابتة من نفس النوع لكن ليس بالضرورة نفس المقادر حيث تتوزع الشحنات بنسب وفقا ألنصاف أقطار األجسام اما إذا كان الموصالن متماثالن فإن مجموع الشحنة تتوزع عليهما بالتساوي. سؤال / فسر ماذا حيدث عندما تالمس جسم مشحون مع جسم آخر غري مشحون جهاز مولد فاندي غراف إلج ارء الد ارسات واألبحاث في مجال الفيزياء الجسيمات الدقيقة كان الحاجة لعدد كبير من الشحنات الكهربائية فما الحل في ذلك كان الحاجة إلى أجهزة خاصة إلنتاج عدد كبير من هذه الكميات ومثال على ذلك جهاز مولد فاندي غ ارف ما هي مكونات جهاز فاندي غراف كرة فلزية كبيرة مجوفة تستخدم لتخزين الشحنات المتولدة عليها. ح ازم مطاطي يدور حول بكرتين بوساطة محرك كهربائي ينقل الشحنات )1 )2 المتولدة إلى الكرة الفلزية. 3( فرشتان فلزيتان تتصل األولى بالكرة والثانية باألرض. ما آلية عمله * عند دو ارن ح ازم المطاط للمحرك حول البكرة السفلية واحتكاكه بها تكتسب البكرة شحنة كهربائية تنتقل منها إلى السطح الداخلي للكرة الفلزية عن طريق الفرشاة المعدنية المتصلة بها. * مع استم ارر الدو ارن تتجمع كميات كبيرة من الشحنات على الكرة المعدنية فيزداد جهدها. * يصل جهدها إلى ( 111 ألف فولت ) إذا كان الجو جاف ودرجة الح اررة مناسبة ما هي العوامل اليت يعتمد عليه اجلهد الكهربائي املتولد على سطح فاندي غراف الظروف الجوية المحيطة بالكرة مساحة سطح الكرة 7

9 ما املقصود بقانون كولوم القوة المتبادلة بين شحنتين نقطيتين ( ش 1 ) ( ش وعكسيا مع مربع المسافة بينهما. 2 ما الصيغة الرياضية لقانون كولوم وما دالالتها ) تفصل بينهما مسافة ( ف ) تتناسب طرديا مع حاصل ضرب الشحنتين ش 1 ش = 2 مقدار الشحنتين. ف = المساف بين مركزي الشحنتين. أ = ثابت كولوم = 1 11 اذكر خصائص القوة الكهربائية املتبادلة بني شحنتني كهربائيتني 1 1. تتناسب القوة المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين طرديا مع حاصل ضرب كل من الشحنتين. / كولوم 2 نيوتن م 2 تتناسب القوة عكسيا مع مربع المسافة بين الشحنتين. تكون القوة المتبادلة قوة تجاذب إذا كانت الشحنتان مختلفتين في النوع وتكون قوة تنافر إذا كانتا متشابهتين في النوع.2.3 ويكون خط عمل هذه القوة على الخط الواصل بين الشحنتين أو على امتداد الخط الواصل بين الشحنتين. الكتاب المدرسي س )8( ص) 115 ( يمثل الشكل المجاور بروتونين يقعان على استقامة واحدة مع إلكترون حدد : أ. اتجاه القوة الكهربائية المؤثرة على البروتون الموجود في المركز من البروتون اآلخر ب. اتجاه القوة الكهربائية المؤثرة على البروتون الموجود في المركز من االلكترون ج. أ. اتجاه القوة الكهربائية الكلية المؤثرة على البروتون الموجود في المركز

10 ما املقصود بالشحنة النقطية تلك الشحنة المحمولة على جسيم يمكن إهمال أبعاده إذا قورنت بالمسافة بينها وبين شحنات محمولة على جسيمات أخرى. ما هو اجلهاز املستخدم يف تعني العوام الي تعتدد لليها القوة الكهروستاتيكية جهاز مي ازن اللي ومكتشفه العالم شارل كولوم. ما املقصود بالكولوم مقدار الشحنة النقطة التي تؤثر بقوة مقدارها ( 1 11 الهواء. 1 نيوتن ) على شحنة نقطية أخرى مماثلة لها وتبعد مسافة متر واحد في أفكار املسائل احلسابية على قانون كولوم. تطبيق مباشر على قانون كولوم. الربط بين قانون كولوم وكل من مبدأ حفظ الشحنة الكهربائية وتكميم الشحنة. استخدام مفهوم الجمع االتجاهي في إيجاد محصلة القوى المؤثرة على شحنة كهربائية تخضع لتأثير أكثر من شحنة. االستفادة من خصائص االت ازن. استخدام عالقات التناسب بين القوة الكهربائية والعوامل المؤثرة عليها اسرتاتيجيات حل مسائل كولوم : 1. حدد اتجاه القوة المتبادلة بين الشحنتين عند الشحنة الم ارد إيجاد محصلة القوى المؤثرة على هذه الشحنة. 2. نحسب القوة المتبادلة باستخدام قانون كولوم. 3. نحسب محصلة القوى المؤثرة من خالل قوانين المحصلة ونحدد اتجاه محصلة القوى من خالل قوانين تحديد االتجاه للمحصلة." تم التطرق إليه في الفصل األول من هذا العام " 9

11 التدريبات : أوال : تطبيق مباشر على قانون كولوم : الكتاب المدرسي مثال )5( ص ( )503 احسب القوة التي تؤثر بها الشحنة ( ش 1 = 5 ميكروكولوم( على الشحنة ( ش 2 = 2 ميكروكولوم( وكذلك القوة التي تؤثر ها الشحنة ش 2 على الشحنة ش 1 اذا كان البعد بين الشحنتين )21 سم( في الف ارغ. ماذا تستنتج الكتاب المدرسي س )2( ص) 501 ( تتكون ذرة الهيدروجين من إلكترون واحد يدور حول نواة تحوي بروتونا واحدا فإذا علمت أن نصف قطر المدار الذي يتحرك فيه اإللكترون يساوي تقريبا ( كولوم ) كل من البروتون وااللكترون = م ) احسب القوة الكهربائية التي تؤثر بها النواة على اإللكترون علما أن مقدار شحنة الكتاب المدرسي س )9( ص) 501 ( وزعت شحنة على كرتين صغيرتين متماثلتين ومتالمستين مما أدى إلى تنافرهما وابتعادهما عن بعضهما بعضا إذا علمت أن قوة التنافر بينهما تساوي ( 1.8 نيوتن ) عندما يكون البعد بينهما ( 2 م ) احسب مقدار الشحنة على كل من الكرتين

12 الكتاب المدرسي س )8( ص) 501 ( يتكون جزئ كلوريد الصوديوم ( NaCL ) من أيون كلور وأيون صوديوم مرتبطين معا إذا علمت أن شحنة ايون الصوديوم )+ش ) e وشحنة أيون الكلور )-ش ) e وأن متوسط البعد بين مركزي األيونين ( م ) جد قوة التجاذب بينهما ثانيا / استخدام مفاهيم اجلمع االجتاهي يف إجياد حمصلة القوى املؤثرة على شحنة. الكتاب المدرسي في مثال )5( ص) 503 ( إذا وضعت شحنة كهربائية شحنتها ( - 3 ميكروكولوم ) بين الشحنتين على بعد ( 5 سم ) من ( ش 2 ) ما مقدار القوة الكهربائية المؤثرة على هذه الشحنة الكتاب المدرسي ص) 503 ( شحنتان موجبتان مقدار كل منهما )3 ميكروكولوم( على بعد )81 سم( من بعضهما بعضا جد مقدار القوة الكهروستاتيكية التي يؤث ارن بها على شحنة ثالثة مقدارها )5 ميكروكولوم( في الحاالت األتية : 1. إذا وضعت في منتصف المسافة بين الشحنتين على الخط الواصل بينهما.. إذا وضعت على بعد ( 11 سم ) من احدى السحنتين على امتداد الخط الواصل بينهما

13 الكتاب المدرسي مثال )2( ص) 503 ( وضعت أربع شحنات نقطية ( ش 1 ش 2 ش 3 ش 4 ) على رؤوس مستطيل كما هو مبين في الشكل المجاور جد القوة الكلية المحصلة التي تؤثر على )ش 1 ( إذا كانت هذه الشحنات تساوي ( ) 8 ميكروكولوم على الترتيب الكتاب المدرسي س )1( ص) 501 ( وضعت ثالث شحنات نقطية على رؤوس مثلث متساوي األضالع طول ضلعه ( 11 سم ) فإذا علمت أن ( ش 1 = 3 ش= القوة المحصلة المؤثرة على ش 3 1 ميكروكولوم ) ( ش 2 = 3 ميكروكولوم ) احسب مقدار

14 ثالثا / االستفادة من خصائص االتزان م ) مثال خارجي : شحنتان نقطيتان ( ش 1 = 1 ميكروكولوم ) ( ش = 2 41 ميكروكولوم ) تقعان على استقامة واحدة والمسافة بينهما ( 2 أين يجب وضع شحنة ثالثة على الخط الواصل بين الشحنتين بحيث تكون محصلتهما على الشحنة تساوي صف ار الكتاب المدرسي س )6( ص) 501 ( في الشكل المجاور أين يمكن وضع شحنة كهربائية ثالثة بحيث تصبح الشحنات الكهربائية الثالث في حالة ات ازن وما نوعها الكتاب المدرسي س )5( ص) 549 ( 1. ما العامل الذي ال يعتمد عليه مقدار القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين نقطتين أ. نوع كل من الشحنتين ب. مقدار كل من الشحنتين ج. نوع الوسط الفاصل بين الشحنتين د. المسافة بين الشحنتين 2. في الشكل المجاور إذا كانت القوة المؤثرة على الشحنة ( ش 1 ( تساوي ( ق ) نيوتن باتجاه الغرب فإن القوة المؤثرة على )ش 2 ( تساوي بالنيوتن أ. 3 ق غربا ج. ق غربا ب. 3 ق شرقا د. ق شرقا 13

15 1. اختر اإلجابة الصحيحة : ورقة عمل الشحنة الكهربائية وقانون كولوم 1. الفيلسوف اليوناني الذي الحظ انجذاب ريش الطير والخيوط الصوفية أو القطنية لقطعة الكهرمان بعد دلكها هو أ. طاليس ب. وليم جلبرت ج. شارل دوفيه 2. العالم الذي تقصى الظواهر الكهربائية واشتق تسمية لقوة الجذب المجهولة من كلمة إلكترون هو: أ. طاليس ب. وليم جلبرت 3. العالم الذي أجزم بأن الكهرباء سياال من نوع ما وصنفها لنوعين هو أ. طاليس ب. وليم جلبرت ج. شارل دوفيه ج. شارل دوفيه د. بنجامين ف ارنكلين د. بنجامين ف ارنكلين د. بنجامين ف ارنكلين 8. العالم الذي اقترح فكرة الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة وبين أن البرق هو انقال شحنات كهربائية ساكنة هو أ. طاليس ب. وليم جلبرت 5. العالم الذي صنف المواد إلى موصلة وغير موصلة أ. طاليس ب. وليم جلبرت ج. شارل دوفيه ج. ستيفن غ اري 1. أصغر قيمة للشحنة المفردة في الطبيعة هي شحنة االلكترون وتساوي... كولوم أ ب شحنة االلكترون تساوي شحنة البروتون ب. مقدا ار مختلف نوعا أ. مقدا ار ونوعا ج ج. نوعا مختلف مقدا ار 4. عدد االلكترونات التي يفقدها جسم ليصبح مشحونا بشحنة مقدارها ( 1 كولوم ). أ. 1 إلكترون أ. أ. ب إلكترون 1. الميكروكولوم تساوي... كولوم ج د. بنجامين ف ارنكلين د. بنجامين ف ارنكلين د إلكترون د. ال شيء مما ذكر د ب النانوكولوم تساوي... كولوم ج د ب مقدار ونوع الجسم الذي يكسب ( 11 أ كولوم "سالب" ج د إلكترون ) 13 ب كولوم "موجب" كولوم "سالب" ج العالم الفرنسي الذي درس القوى الكهربائية المتبادلة بين الشحنات وصمم مي ازن اللي هو أ. نيوتن ب. كولوم ج. اينشتاين 13. الشحنات المتشابهة... والمختلفة... أ. تتنافر تتجاذب 18. إذا ازدت المسافة بين ش 1 أ. تزداد إلى الضعف ش ب. تتنافر تتنافر 2 ج. تتجاذب تتنافر إلى الضعف فإن القوة الكهربائية المتبادلة بينهما ب. تزداد إلى أربع أضعاف 15. الجهاز المستخدم في قياس القوة المتبادلة بين الشحنتين هو : أ. فاندي غ ارف ب. مي ازن اللي ج. تقل إلى النصف ج. األميتر إلكترون كولوم "موجب" د د. فان دي غ ارف د. تتجاذب تتجاذب د. تقل إلى الربع د. الكشاف الكهربائي 14

16 11. إذا كانت أبعاد األجسام المشحونة صغيرة جدا بالنسبة للمسافة بينهما فيمكن اعتبار الشحنات شحنات : أ. كولومية ب. كروية 17. الصيغة الرياضية لقانون كولوم هي : أ. ق = ش 1 ش 2 ف يقاس ثابت كولوم بوحدة : أ. نيوتن. م 2 كولوم 2 ب. ق = ب. نيوتن كولوم 2 ش 1 ش 2 أ ف 2 م 2 ج. نقطية ج. ق = أ ج. كولوم 2 نيوتن. م 2 ش 1 ش 2 ف 2 د. مغناطيسية د. ق = أ د. م 2 نيوتن كولوم 2 ش 1 ش 2 ف 11. تقاس الشحنة الكهربائية بوحدة : ج. المتر ب. كولوم أ. نيوتن 21. عند وضع شحنتين نقطيتين في الف ارغ وبينهما مسافة مقدارها ( ف ) فإن ب. ق 21 أ. ق 21 = ق 12 د. األمبير > ج. ق 21 ق 12 ق 12 < د. ق 21 = صفر ق في الشكل المجاور اتجاه القوة المؤثرة على ( ش 1 ) ونوعها هي : ب. نحو اليمين " تجاذب " أ. نحو اليمين " تنافر " ج. نحو اليسار " تنافر " 22. في الشكل التالي : د. نحو اليسار " تجاذب " انسب شكل يحدد اتجاه القوى على )ش 3 ( هي ب أ 23. في الشكل المجاور إذا كانت الشحنة ( ش 3 ) متزنة فإن النسبة بين ( ش 1 ش: أ. 3 : 2 ج. 1 : 8 ج د 2 ) تساوي : ب. 2 : 3 د. 8 : في الشكل المجاور شحنتان كهربائيتان ( ش 1 ش ) 2 نقطة التعادل تمثلها النقطة ب. 2 أ. 1 ج. 3 د. 8 15

17 .2 علل : 1. القوة بين الشحنات الكهربائية هي قوى متبادلة تزداد القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين كلما ازد مقدار الشحنتين أو أحدهما تقل القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين كلما ازدت المسافة بين الشحنتين اذكر المصطلح العلمي : تتواجد الشحنات في األجسام المادية المختلفة بكميات مساوية لمضاعفات شحنة االلكترون. ) ( )1 إذا تجمعت شحنات على جسم غير مشحون فإن هذا الجسم يحمل شحنة مقدارها حاصل الجمع الجبري للشحنات التي تجمعت عليه. ) ( )2 الشحنة ال تأتي من العدم وال تذهب إلى العدم وانما تنتقل من جسم إلى آخر في النظام. ) ( )3 انتقال االلكترونات من جسم إلى جسم آخر عند دلكهما مع بعضهما البعض. ) ( )8 شحن جسم غير مشحون عند تقريبه من جسم آخر مشحون دون أن يالمسه. ) ( )5 جهاز يستخدم إلنتاج كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية المستخدمة في الد ارسات واألبحاث في مجال فيزياء الجسيمات الدقيقة ود ارسة مكونات نواة الذرة. ) ( )1 الشحنة المحمولة على جسم يمكن إهمال أبعاده إذا قورنت المسافة بينها وبين شحنات محمولة على جسيمات آخرى. ) ( )7 تتناسب القوة المتبادلة بين شحنتين طرديا مع مقدار كل من الشحنتين وعكسيا مع مربع المسافة الفاصلة بين الشحنتين. ) ( )4 1 مقدار الشحنة النقطية التي تؤثر بقوة كهربائية مقدارها ( 1 11 ) ( )1 نقطية أخرى مماثلة لها وتبعد مسافة متر واحد في الهواء تدريبات : 1. موصل كروي مشحون بشحنة مقدارها )- 8.4 كم عدد االلكترونات التي فقدها نيوتن ) على شحنة كولوم( فقد عدد من االلكترونات حتى أصبحت ) كولوم( 11- كولوم ) هل قدم أحد الطلبة تقري ار لمعلم الفيزياء يذكر فيه أنه قام بحساب شحنة جسيم ووجد أنها تساوي ( هذه النتيجة مقبولة عمليا ولماذا كولوم ) ( ش 2 = شحنتان مقدارهما على الترتيب )ش 1 = كولوم ) يفصلهما في الهواء مسافة ) 51 سم ) احسب مقدار القوة المؤثرة على : ( 111 نيوتن( أ. الشحنة األولى ( 111 نيوتن( ب. الشحنة الثانية ج. ماذا تالحظ. 16

18 تفصل بين البروتون واإللكترون في ذرة الهيدروجين مسافة ( م( في المتوسط أوجد القوة الكهربائية التي يؤثر بها كل منها على اآلخر. ( نيوتن ) 4-5. مثل بيانيا العالقة البيانية بين القوة والمسافة " قانون التربيع العكسي " 1. مثل العالقة بين القوة ومقلوب مربع المسافة ثم حدد قيمة ميل خط المستقيم 1 7. شحنتان موجبتان إحداهما أربع أمثال اآلخرى والبعد بينهما ( م ) احسب مقدار كل منهما إذا علمت أن القوة المتبادلة بينهما كولوم ) 5- كولوم ) 1.1 نيوتن ). ( 3 4. شحنتان تتبادالن قوة كهربائية مقدارها ( 11 نيوتن ) كم يصبح مقدار القوة المتبادلة بينهما إذا أصبحت المسافة بينهما : ب. )2/1( ما كانت عليه. ( 311 نيوتن ) أ. 3 أمثال ما كانت عليه. ( 11 نيوتن ) 1. جسمان متماثالن يحمل أحدهما شحنة مقدارها ( 1 ميكروكولوم ) واآلخر ( - 2 ميكروكولوم ) يفصلهما مسافة مقدارها )ف( ويتجاذبان بقوة مقدارها ( 2 نيوتن ) إذا تالمس الجسمان ثم فصال حتى أصبحت المسافة بينهما ( 2 ف ) احسب مقدار القوة المتبادلة بينهما في هذه الحالة. ( 1/1 نيوتن ). 11. قربت ساق مشحونة من كرتين صغيرتين فلزيتين متالمستين غير مشحونتين فشحنتا بالحث ثم فصلت الكرتان عن بعضهما بوساطة عازل حتى أصبحت المسافة بين مركزيهما ( 1.1 م ) ثم أبعدت الساق المشحون نهائيا فوجد أن الكرتين تتجاذبان قوة مقدارها نيوتن ) احسب عدد اإللكترونات التي انتقلت من إحدى الكرتين إلى األخرى أثناء عملية الشحن بالحث ( إلكترون ) ( 11. في الشكل المجاور ثالث شحنات على استقامة واحدة باالعتماد على البيانات المثبتة على الشكل احسب القوة المحصلة المؤثرة على : نيوتن ) أ. الشحنة األولى ( ش.) 1 ( نيوتن ) ب. الشحنة الثانية ( ش ) 2. ( في الشكل مثلث قائم ال ازوية احسب القوة المحصلة المؤثرة على ( ش 2 ) علما بان جميع الشحنات موضوعة في الهواء. ( 11 نيوتن 53 مع اتجاه محور س + ) 17

19 13. في الشكل المجاور ( أ ب ج ) مثلث مساوي األضالع طول ضلعه ( 11 سم ) وضع على رؤوسه على الترتيب الشحنات التالية )-5 2( 8 ميكروكولوم احسب القوة المحصلة المؤثرة على الشحنة ( ج ). ( 4.25 نيوتن 71 مع محور السينات السالب ) 18. شحنتان نقطيتان متماثلتان مشحونتان بشحنتين مقدارهما ( -2 ميكروكولوم ) ( 4 ميكروكولوم ) والبعد بينهما ( 3 سم ) : أ. احسب القوة الكهربائية المتبادلة بين الشحنتين. ( 111 نيوتن تجاذب ) ب. إذا وصل بين الشحنتين سلك رفيع ثم أبعد السلك اوجد القوة المتبادلة بين الشحنتين. ( 11 نيوتن تنافر ) 15. شحنتان كهربائيتان نقطتيان متساويتان تتناف ارن بقوة ( 1.1 نيوتن ) فإذا كانت المسافة بينهما في الف ارغ ( 5 سم ) أوجد : كولوم (. أ. مقدار كل من الشحنتين. ( ب. إذا كان الوسط المحيط بينهما سائل سماحيته ( 11 أضعاف ) سماحية الف ارغ أوجد القوة المتبادلة بين الشحنتين. )1.11 نيوتن( كغم معلقتين بخيطين متساويين طول كل 11. كرتان موصلتنان متماثلتان كتلة كل منهما )3( 2/1 مهما )11 سم( شحنتا بشحنتين متشابهتين فتنافرتا إلى أن أصبحت أقصى ازوية بين الخيطين ) 11( كما يبين الشكل أوجد مقدار الشحنة عليها.) 3/1 11 كولوم ) في الشكل المجاور مثلث ( أ ب ج ) مثلث مساوي األضالع طول ضلعه ( 11 سم ) وضع على رؤوسه على الترتيب الشحنات التالية ش ب =)-4 ش ج = 2-( كولوم ) كولوم( فإذا كانت محصلة القوى المؤثرة على الشحنة الموضوعة في النقطة ( ج ) تنصف ال ازوية الخارجية ( أ ج ب ) كما هوي مبين في الشكل أوجد مقدار كل من : أ. الشحنة ( ش ). ( 4 11 كولوم موجبة ) ب. محصلة القوى ( ق ). ( 1881 نيوتن 11 ) 18

20 تمهيد : في الفصل األول عندما درسنا القوة المتبادلة لين شحنتين الحظنا أن تأثير القوى يظهر على الشحنتين قبل أن يتالمسا فكسف يؤثر جسيم بجسيم آخر دون أن يالمسه عند النظر إلى الشكل المجاور نجد أن )ش 1 ) تتأثر بقوة كهربائية من ( ش ) لكن ( ش ) 1 ال تقع في مجال تأثير )ش ). نتيجة الشحنة الكهربائية ال تبذل قوة مباشرة على شحنة كهربائية آخري بل يتم عبر مجالها الكهربائي حيث تعمل الشحنة ( ش ) على توليد مجال كهربائي يقوم بالتأثير على ( ش ) 1 المجال الكهربائي هي المنطقة المحيطة بالشحنة التي تظهر منها القوة الكهربائية للشحنة. االستدالل على وجود المجال الكهربائي في موضع ما بالقرب من شحنة نقطية نستعين بشحنة صغيرة موجبة تسمى شحنة االختبار. توضع بالقرب من الشحنة الكهربائية. يقاس مقدار القوة الكهربائية المؤثرة فيها واتجاهها. يتغير مقدار واتجاه القوة الكهربائية بتغير موضع الشحنة فسر / استخدام شحنة اختبار صغيرة جدا. حتى ال تحدث تغيي ار في خصائص المجال الم ارد د ارسته. اذكر استخدامات شحنة االختبار 1. الكشف عن المجال الكهربائي 2. قياس شدة المجال الكهربائي 3. تخطيط المجال الكهربائي نوع الكمية الفيزيائية للمجال الكهربائي كمية فيزيائية متجهة تحدد بمقدار واتجاه. ( ويكون اتجاه المجال الكهربائي باتجاه القوة المؤثرة في ( ش 1 ) عند تلك النقطة. شدة المجال الكهربائي عبارة عن القوة التي يؤثر بها المجال على شحنة االختبار الموضوعة في تلك النقطة مقسوما على مقدار الشحنة. 19

21 قانون شدة المجال الكهربائي م = شدة المجال الكهربائي. ق = القوة الكهربائي المؤثرة على الشحنة. ش 1 = شحنة االختبار. وحدة قياس شدة المجال الكهربائي نيوتن / كولوم استخدامات القانون السابق : 1. تعريف المجال الكهربائي واشتقاق وحدة القياس للمجال الكهربائي. 2. حساب المجال الكهربائي عندما يكون مقدار الشحنة المولدة للمجال غير معلومة..3 حساب القوة الكهربائية المؤثرة في شحنة نقطية توضع عند نقطة إذا علم المجال عند تلك النقطة. 21

22 مالحظة يكون للمجال الكهربائي قيمة محددة واتجاه محدد في كل موضع من المنطقة المحيطة بالشحنة الكهربائية. خطوط المجال الكهربائي خطوط وهمية تبين مسار حركة شحنة واتجاه اختبار موجبة توضع في النقطة الم ارد إيجاد شدة المجال عندها. مالحظة خطوط القوى ترسم بحيث تمثل في موضع ما مقدار واتجاه المجال الكهربائي العالقة بين شدة المجال الكهربائي وتقارب خطوط المجال الكهربائي عالقة طردية الكتاب المدرسي س )2( ص ( 523 ) ما المقصود بقولنا أن المجال الكهربائي لشحنة كهربائية عند نقطة تساوي ( نيوتن/كولوم ( أشكال خطوط المجال الكهربائي شحنة سالبة شحنة موجبة شحنتان متماثلتان شحنتان مختلفتان 21

23 رسم خطوط المجال الكهربائي تصور شحنة اختبار موجبة موضوعة بالقرب من الشحنة التي نريد أن نرسم مجالها الكهربائي فإذا كانت 1. الشحنة موجبة فسوف تتحرك شحنة االختبار مبتعدة عنه ويكون اتجاه المجال الكهربائي مبتعدا عن الشحنة الموجبة. 2. الشحنة سالبة فسوف تتحرك شحنة االختبار مقتربة منه ويكون اتجاه المجال الكهربائي في اتجاه الشحنة السالبة. ممي ازت خطوط المجال الكهربائي تبدأ خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة ( منبع ) وتنتهي عند الشحنة السالبة ( المصرف (. تتناسب كثافة خطوط المجال طرديا مع مقدار الشحنة الكهربائية. نحدد اتجاه المجال الكهربائي عند أي نقطة بنفس اتجاه المماس عند تلك النقطة. خطوط وهمية تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل في السالبة. خطوط المجال الكهربائي ال تتقاطع تدل كثافة الخطوط على قيمة شدة المجال في المنطقة حيث تتناسب طرديا معها كثافة خطوط المجال الكهربائي عبارة عن عدد خطوط المجال الكهربائي التي تقطع وحدة المساحة. سؤال/ خطوط المجال الكهربائي ال تتقاطع. فسر ألن إذا تقاطعت خطوط المجال يعنى وجود اتجاهين للمجال في نفس النقطة وهذا غير ممكن. الكتاب المدرسي س )1( ص ( 523 ) ارسم المجال الكهربائي الناتج عن الشحنات الكهربائية اآلتية : أ. شحنة كهربائية سالبة مقدارها ( - ش ) ب. شحنة كهربائية موجبة مقدارها ( 2 ش ) 22

24 نقطة التعادل هي النقطة التي ينعدم فيها المجال الكهربائي أو محصلة المجال عند تلك النقطة تساوي صفر. صور ومواضع نقطة التعادل أ. شحنتان متشابهتان نوعا : 1. متساويتان في المقدار : بين الشحنتين في المنتصف. 2. مختلفتان في المقدار : بين الشحنتين وأقرب إلى الشحنة األصغر. ب. شحنتان مختلفتان نوعا 1. متساويتان في المقدار : ال توجد نقطة تعادل. 2. مختلفتان في المقدار : تقع على امتداد الخط الواصل بين الشحنتين وأقرب إلى الشحنة األصغر. الصيغة الرياضية العوامل التي يعتمد عليها شدة المجال الكهربائي عند نقطة : قيمة الشحنة " مصدر المجال " ( طردي )..1 مربع المسافة ( عكسي )..2 نوع الوسط الموجود فيه الشحنة

25 مالحظات على المعادلة السابقة 1. شدة المجال الكهربائي ال يعتمد على شحنة االختبار. 2. شدة المجال الكهربائي تتناسب طرديا مع مقدار الشحنة المولدة للمجال الكهربائي وعكسيا مع مربع المسافة بين الشحنة المولدة للمجال والسماحية الكهربائية. 3. شدة المجال الكهربائي يزداد كلما اقتربنا من الشحنة ويقل كلما ابتعدنا عن الشحنة " موجبة أو سالبة " 8. اتجاه المجال الكهربائي في نفس اتجاه القوة المؤثرة على شحنة االختبار. 5. نستخدم العالقة السابقة لدراسة العوامل التي يعتمد عليها المجال الكهربائي عند نقطة للشحنة المولدة للمجال. است ارتيجيات حل مسائل المجال الكهربائي " محصلة المجال عند نقطة " حدد النقطة الم ارد إيجاد شدة المجال الكهربائي عندها أو محصلة المجال عند تلك النقطة. حدد اتجاه المجال الكهربائي الناشئ من كل شحنة والمؤثرة عند تلك النقطة. نحسب شدة المجال الكهربائي الناشئة من كل شحنة عند تلك النقطة مع م ارعاة أخذ القيمة المطلقة لمقدار الشحنة عند التعويض في القانون. 8. نستخدم عالقات المحصلة التي تم التعرف عليها في الفصل األول. طبيعة األسئلة على المجال الكهربائي إيجاد شدة المجال الكهربائي عند نقطة لشحنة نقطية واحدة. إيجاد محصلة شدة المجال الكهربائي عند نقطة لمجموعة شحنات نقطية تقع على استقامة واحدة. إيجاد محصلة شدة المجال الكهربائي عند نقطة لمجموعة شحنات نقطية ال تقع على استقامة واحدة. إيجاد نقطة التعادل الناشئة عن شحنتين كهربائيتين متماثلتين أو مختلفتين. إيجاد القوة الكهربائية عند وضع شحنة في نقطة بعد إيجاد محصلة المجال عندها أوال : إيجاد شدة المجال الكهربائي عند نقطة لشحنة نقطية واحدة : الكتاب المدرسي مثال ( 5 ) ص ( 555 ) جد مقدار شدة المجال الكهربائي واتجاهه عند نقطة مثل ( أ ) تبعد مسافة مقدارها ( 31 سم ) عن شحنة نقطية )ش( مقدا اره : ب. ( - 1 ميكروكولوم ) أ. ( 1 ميكروكولوم ) 24

26 ) 552 ص ( الكتاب المدرسي سؤال احسب مقدار الشحنة النقطية التي تولد مجاال مقداره ( 1 نيوتن/كولوم ) عند نقطة تبعد مسافة مقدارها ( 1 م ) عن الشحنة الكتاب المدرسي س )3( ص ( 523 ) ما مقدار شدة المجال الكهربائي واتجاهه عند نقطة تقع على بعد ( 211 سم ) عن شحنة نقطية موجبة مقدارها )811 ميكروكولوم ) في الهواء الكتاب المدرسي س )5( ص ( 549 ) ثانيا : إيجاد محصلة المجال الكهربائي عند نقطة لمجوعة من الشحنات تقع على استقامة واحدة. الخطوات 1. نحسب شدة المجال لكل شحنة على حدى. 2. نجمع المجاالت جميعها جمعا اتجاهيا من خالل قوانين المحصلة الكتاب المدرسي مثال )2( ص ( 552( فنحصل على شدة المجال الكلية. وضعت ثالث شحنات نقطية ( ) ميكروكولوم على استقامة واحدة على الترتيب كما في الشكل المجاور احسب شدة المجال الكهربائي عند النقطة ( أ )

27 ) 523 الكتاب المدرسي س )2( ص ( ما مقدار شدة المجال الكهربائي واتجاهه عند نقطة تقع في منتصف المسافة بين شحنتين نقطيتين األولى )- 311 ميكروكولوم( والثانية ( 751 ميكروكولوم( والبعد بينهما ( 51 سم ) ثالثا : إيجاد شدة المجال الكهربائي عند نقطة لمجموعة من الشحنات التي ال تقع على استقامة واحدة. الكتاب المدرسي مثال )3( ص ( 553 ) وضعت ثالث شحنات نقطية على رؤوس مثلث متساوي األضالع طول ضلعه ( 11 سم ) كما في الشكل المجاور مقاديرها ( 5 ) 2 8 نانوكولوم احسب : أ. مقدار المجال الكهربائي واتجاهه عند النقطة )ج( ب. مقدار واتجاه القوة المؤثرة في الشحنة الموضوعة عند النقطة )ج ( 26

28 )523 الكتاب المدرسي س )6( ص ( وضعت ثالث شحنات نقطية ( 3-1 ) 8 ميكروكولوم على رؤوس مثلث متساوي األضالع طول ضلعه ( 1 م ) كما في الشكل المجاور جد مقدار المجال الكهربائي عند الشحنة ( 3 ميكروكولوم ) ثم احسب القوة المؤثرة في تلك الشحنة. الكتاب المدرسي س )9( ص ( 523 ) احسب شدة المجال الكهربائي عند أحد رؤوس مربع طول ضلعه ( 2 م( عند وضع ثالث شحنات نقطية متماثلة قيمة كل منها ( 111 ميكروكولوم ) على الرؤوس الثالث األخرى للمربع

29 اربعا / إيجاد نقطة التعادل الناشئة عن شحنتين كهربائيتين متماثلتين أو مختلفتين. الكتاب المدرسي مثال )4( ص ( 554 ) في الشكل المجاور شحنتان موجبتنا قيمة أحداهما )ش( واآلخر ( ش 8 ) وبينهما مسافة )ف( جد موقع النقطة التي ينعدم عندها المجال الكهربائي الكتاب المدرسي سؤال ص ( 554 ) في المثال السابق أوجد نقطة التعادل إذا كانت الشحنة في النقطة ( أ ) سالبة

30 ) 523 الكتاب المدرسي س )8( ص ( شحنتان نقطيتان ( 5 4- كولوم ) ( كولوم ) البعد بينهما ( 21 سم ). حدد موقع نقطة التعادل. أ. ما نوع الشحنة التي إذا وضعت في نقطة التعادل تصبح الشحنات الثالث متزن. ب. ت. ما مقدار الشحنة الثالثة. 29

31 ما المقصود بالمجال الكهربائي المنتظم هو مجال ثابت الشدة واالتجاه أي ان عدد خطوط المجال الكهربائي التي تقطع وحدة المساحة العمودية عند أي موقع فيه تساوي مقدا ار ثابتا. كيف تنشأ خطوط المجال الكهربائي المنتظم ينشئ بين لوحي مكثف ( توصيل لوحين معدنيين متوازيان بقطبي بطارية ) وهذه صور تبين الفرق بين المجال الكهربائي المنتظم والمجال الكهربائي الغير منتظم. تخطيط المجال الكهربائي المنتظم من الشكل المجاور نجد أن: بين الصفيحتين مجال كهربائي منتظم. 1. اتجاه المجال الكهربائي من القطب الموجب إلى القطب السالب. 2. شدة المجال الكهربائي في الخارج يساوي صفر. ممي ازت المجال الكهربائي المنتظم. اتجاه المجال الكهربائي عموديا على مستوى الصفيحة المكونة للمجال. الخطوط متوازية اتجاه المجال عند جميع نقاطه المحيطة بالصفيحة ثابتة. البعد بين الخطوط ثابتة مقدار المجال ثابت عند جميع نقاطه. 31

32 تأثير شحنات كهربائية محمولة على صفيحة ال نهائية على شحنة اختبار نحضر مقطع من صفيحة ال نهائية مشحونة بشحنة موجبة نضع شحنة االختبار بالقرب من الصفيحة فستتأثر بمجموعة من القوى من الشحنات الموزعة على الصفيحة. 3. محصلة القوى المؤثرة على شحنة االختبار تكون عمودية على الصفيحة المعدنية وتبتعد عنها. القوي المؤثرة في بقية االتجاهات تلغي بعضها بعضا بسبب التماثل في توزيع الشحنة. 8. اتجاه المجال الكهربائي عند أي نقطة عمودي على الصفيحة في االتجاهين 5. قيم المجال عند جميع النقاط لها نفس المقدار واالتجاه الن الصفيحة لها نفس الشحنة. 1. المجال ال يعتمد على بعد النقطة التي حسب المجال عندها عن الصفيحة 7. حركة شحنة كهربائية في مجال كهربائي منتظم. 31

33 ) 556 ) ص ( 1 الكتاب مثال ( المدرسي ) 556 ) ص ( 6 الكتاب مثال ( المدرسي 32

34 ) 549 ) ص ( 5 الكتاب سؤال ( المدرسي ) 548 الكتاب المدرسي ص ( 33

35 ) 547 الكتاب المدرسي ص ( 34

36 تمهيد تعلمت سابقا كيفية حساب المجال الكهربائي لتوزيع معين من الشحنات النقطية فكيف يتم حساب المجال الكهربائي لشحنات تتوزع على جسيمات وذلك بتوزيع ذات تماثل عال وفقا للتوزيعات التالية. توزيع طولي توزيع الشحنات على قضيب توزيع سطحي توزيع الشحنات على صفيحة توزيع حجمي توزيع الشحنات على كرة ثالثية األبعاد فقد استخدم " قانون غاوس " إليجاد المجال الكهربائي في الحاالت السابقة والذي يعتمد على التدفق الكهربائي ما المقصود بالتدفق الكهربائي عبارة عن عدد خطوط المجال الكهربائي التي تقطع سطح معين باتجاه عمودي عليه. عبارة عن حاصل الضرب النقطي بين شدة المجال الكهربائي ( م ) ومتجه مساحة السطح العمودي على السطح. الصيغة الرياضية لقانون التدفق الكهربائي. العوامل التي يعتمد عليها التدفق الكهربائي مساحة السطح شدة المجال الكهربائي الزاوية بين شدة المجال الكهربائي والعمود المقام على السطح 35

37 قيمة التدفق الكهربائي : قيمة التدفق الكهربائي أكبر ما يمكن أصغر ما يمكن نصف القيمة العظمى الزاوية بين المجال والعمود. على السطح يساوي 60 الزاوية بين مستوى السطح والمجال 30 الزاوية بين المجال والعمود. على السطح يساوي 90 مستوى السطح موازي لخطوط المجال المجال موازي للسطح الزاوية بين المجال والعمود على السطح يساوي صفر. مستوى السطح عمودي على المجال المجال عموديا على السطح خطوط المجال موازية للعمود المقام الكتاب المدرسي مثال ( 9 العمود المقام عمودي على خطوط المجال العمود المقام عمودي يصنع ازوية 11 مع خطوط المجال ) ص ( 557 ) مجال كهربائي منتظم مقداره ( نيوتن /كولوم ) يقطع سطح مستويا مساحته ( 5 الكهربائي من السطح عندما تكون ال ازوية بين خطوط المجال الكهربائي والعمود المقام علي السطح : أ. = صفر ب. = ج. = 11 2 سم ) أوجد التدفق

38 تمهيد تعلمنا أن التدفق الكهربائي عبر أي سطح مغلق ومغمور في مجال كهربائي يساوي صفرا وذلك ألن السطح ال يحتوي داخلة شحنات كهربائية مسببة للمجال الكهربائي. إذا احتوى السطح على شحنة كهربائية فإن اإلمر يتعلق بصورة أخرى لقانون التدفق الكهربائي وهو قانون غاوس الذي : 1. يدرس العالقة بين التدفق الكهربائي خالل سطح مغلق يسمى سطح غاوس والشحنة الكهربائية الكلية المحتواه داخلة. 2. يمكن استخدامه لحساب المجال الكهربائي الناشئ عن توزيعات عالية التماثل من الشحنات الكهربائية المتصلة السطح المستخدم في قانون غاوس يسمى " سطح غاوس " حيث يمكن تعريفه بأنه سطح وهمي على درجة عالية من التماثل يحيط بالشحنة المراد إيجاد شدة المجال الكهربائي المتدفق من خالله. من مميزات شدة المجال عند سطح غاوس قيمته ثابتة و تتجه عموديا إلى خارج السطح " إذا كانت الشحنة المراد دراسة التدفق الكهربائي على بعد متساوي من السطح " ربط العالم االلماني " غاوس " مقدار التدفق الكهربائي عبر هذا السطح بمقدار الشحنة الكهربائية الموجودة بداخله من خالل قانون سمي باسم " قانون غاوس ". ما المقصود بقانون غاوس عبارة عن التدفق الكهربائي عبر سطح مغلق يساوي مقدار الشحنة الكلية المحصورة داخل ذلك السطح ( ش ) مقسومة على نفاذية الف ارغ ( 0.) الصيغة الرياضية 37

39 ممي ازت سطح غاوس سطح تخيلي وافتراضي عمود ي على المجال الكهربائي " ألن المماس عند أي نقطة على سطح غاوس عمودي على نصف القطر الذي هو اتجاه ( م ). سطح غاوس على درجة عالية جدا من تماثل توزيع الشحنة عند أي نقطة. توزيع الشحنة حسب شكل السطح والذي يرتبط بالشحنة فقد يكون التوزيع ش طولي ل " كثافة طولية " ش سطحي أ " كثافة سطحية " ش " كثافة حجمية " ح حجمي س طح غاوس مغلق ويحيط بالشحنة إحاطة كاملة. ال يمكن التعامل مع الشحنة السالبة في حالة قانون غاوس لعدم معرفة أصل المجال الداخل إلى الشحنة السالبة. تطبيقات على قانون غاوس شحنة نقطية كرة غير موصلة " عازلة " ومشحونة. كرة موصلة أو قشرة فلزية دقيقة وكروية. سلك اسطواني ال نهائي الطول ومشحون. صفيحة غير موصلة رقيقة وواسعة جدا. 5 (ص ( )549 الكتاب المدرسي سؤال ( 38

40 التطبيقات. إيجاد شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية باستخدام قانون غاوس أوال / الكتاب المدرسي مثال ( 8 (ص ( 557 ) احسب شدة المجال الكهربائي ( م ) عند نقطة ( د ) التي تبعد مسافة ( ف ) عن شحنة نقطية ( ش ) باستخدام قانون غاوس. ثانيا / إيجاد شدة المجال الكهربائي لموصل كروي باستخدام قانون غاوس. الكتاب المدرسي مثال ( 7 (ص ( 520 ) موصل كروي نصف قطره ( نق ) مشحون بشحنة كهربائية موزعة عليه بانتظام احسب شدة المجال الكهربائي عند نقطة ( د ) التي تبعد مسافة ( ف ) عن مركز الموصل إذا كانت : أ. ( ف < نق ) خارج الموصل الكروي. ب. ( ف > نق ) داخل الموصل الكروي. 39

41 الكتاب المدرسي ص ( 525 ) هل المجال الكهربائي داخل جميع الموصالت يساوي صف ار مهما كان شكلها بين السبب ثالثا : إيجاد شدة المجال الكهربائي لسلك مستقيم ال نهائي الطول باستخدام قانون غاوس : الكتاب المدرسي مثال ( 50 (ص ( 525 ) سلك فلزي مستقيم ال نهائي الطول يحمل شحنة موجبة كثافتها الطولية ( الشحنة على وحدة األطوال ( ) كولوم/م( موزعة عليه بانتظام أوجد شدة المجال الكهربائي عند نقطة )د( تبعد مسافة )ف( عن محور السلك. اربعا : إيجاد شدة المجال الكهربائي لصفيحة رقيقة غير موصلة ال نهائية مشحونة باستخدام قانون غاوس. الكتاب المدرسي مثال ( 55 (ص ( 522 ) 2 صفيحة غير موصلة رقيقة ال نهائية تحمل شحنة منتظمة كثافتها السطحية ( كولوم/م ) )الشحنة على وحدة المساحة( احسب شدة المجال الكهربائي عند نقطة ( د ) على بعد ( ف ) من الصفيحة. 41

42 الكتاب المدرسي ص ( 522 ) إذا لم تكن الصفيحة رقيقة وكانت تحمل شحنة كثافته السطحية ( ( على كل من الوجهين جد قيمة المجال الكهربائي عند نقطة تبعد على مسافة ( ف ) عن الصفيحة. ) 523 الكتاب المدرسي ص ( ) 523 الكتاب المدرسي ص ( 41

43 ) 548 الكتاب المدرسي س) 5 ( ص ( 42

44 أ. السؤال األول / اختر اإلجابة الصحيحة : 1. يتعين شدة المجال الكهربائي عن نقطة من العالقة قك 1 ش ورقة عمل المجال الكهربائية وقانون غاوس ب. ق ك ش 1 2. وحدة قياس شدة المجال الكهربائي : أ. نيوتن. كولوم ب. نيوتن كولوم ج. ج. ش 1 قك كولوم نيوتن 3. إذا كانت الشحنة المعطاة في الشكل موجبة ووضعنا شحنة اختبار موجبة عند النقطة ( أ ) فإن شحنة االختبار سوف تتحرك : د. د. 1 ق ك ش 1 1 نيوتن كولوم ج. األعلى ب. اليسار أ. اليمين 8. إذا كانت الشحنة المعطاة في الشكل سالبة ووضعنا شحنة اختبار موجبة عند النقطة ( أ ) فإن شحنة االختبار سوف تتحرك : د. األسفل أ. اليمين ب. اليسار ج. األعلى د. األسفل 5. أنسب شكل عند مضاعفة الشحنة في الشكل المجاور هو أ. 1. لحساب شدة المجال الكهربائي عند نقطة لشحنة نقطية نستخدم العالقة أ ش ف 2 أ ش ج. أ ش ف ب. ف د. أ ف ش 2 7. في الشكل المجاور إذا كانت ( أ ) نقطة تعادل فإن النسبة بين ( ف 1 : ف 2 ) تساوي : أ. 1 : 8 ب. 1 : 2 ج. 2 : 1 د. 8 : 1 43

45 4. إذا علمت أن شدة المجال الكهربائي المولدة من شحنة مقدارها ( 1 ميكروكولوم ) عند نقطة ما تساوي ( 1 11 فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة مقدارها ( 2 كولوم ) بوحدة النيوتن تساوي : أ ب ج د نيوتن/كولوم( 1. إذا علمت أن شدة المجال الكهربائي الناتج عن شحنة نقطية تساوي ( 1 نيوتن / كولوم ) عن نقطة تبعد مسافة ( 1 م ) فإن مقدار الشحنة النقطية تساوي بوحدة الكولوم : أ ب في الشكل المجاور إذا علمت أن النقطة ( أ ) هي نقطة تعادل فإن الشحنة ( ش 1 ) : ج د أ. موجبة وتساوي ( 8 ش( ب. سالبة وتساوي ( 8 ش ) 11. الصيغة الرياضية للتدفق الكهربائي يتعين من العالقة : أ. م أ جا ب. م أ جتا ج. موجبة وتساوي ( ش ) ج. م أ ظا 12. أكبر قيمة للتدفق الكهربائي نحصل عليه عندما يكون متجه المساحة أ. عمودي على خطوط المجال الكهربائي ج. تصنع ازوية ) 31( مع خطوط المجال الكهربائي ب. موازية لخطوط المجال الكهربائي د. سالبة وتساوي ( ش ) د. م أ جتا -1 د. تصنع ازوية ( 11 ) مع خطوط المجال الكهربائي.. 13 نحصل على نصف القيمة العظمى للتدفق الكهربائي عندما تكون ال ازوية بين خطوط المجال الكهربائي ومتجه المساحة " العمود المقام على السطح " أ ب. 11 ج. 11 د. 31. نحصل على نصف القيمة العظمى للتدفق الكهربائي عندما تكون ال ازوية بين خطوط المجال الكهربائي ومساحة السطح الذي يتدفق عبره المجال الكهربائي أ. 141 ب. 11 ج. 11 د نحصل على أقل قيمة للتدفق الكهربائي عندما تكون ال ازوية بين خطوط المجال الكهربائي و العمود المقام على السطح أ. 141 أ. 11. وحدة قياس التدفق الكهربائي نيوتن. م 2 كولوم ب. 11 ب. نيوتن كولوم. م 2 ج. 11 ج. كولوم. م 2 نيوتن د. 31 د. نيوتن. كولوم م شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية مقدارها ( ش ) عند نقطة تبعد مسافة ( ف( تساوي ( م ) فإن شدة المجال الكهربائي عند مضاعفة المسافة ( 2 ف ) تساوي أ. 2 م ب. 1.5 م ج م 14. شحنة نقطية يتولد عنها مجال كهربائي على بعد ( 3 م ) مقداره ( 1 11 شدة المجال الكهربائي بوحدة ( نيوتن / م ) 2 تساوي أ ب ج د م نيوتن / م ) 2 فعند انقاص المسافة إلى الثلث فإن د

46 أ. أ. أ. أ. 11. وحدة قياس ثابت كولوم تساوي نيوتن. م 2 كولوم 2 ب. 21. وحدة قياس السماحية الكهربائية تساوي نيوتن كولوم. 2 م 2 ج.. م 2 كولوم 2 نيوتن د. نيوتن. كولوم 2 م 2 نيوتن. م 2 كولوم 2 ب. 21. يتعين قانون غاوس من العالقة نيوتن كولوم. 2 م 2 ج. كولوم 2 نيوتن. م 2 د. نيوتن. كولوم 2 م 2 0 ش ب. ش 0 ج. 22. شدة المجال الكهربائي لموصل كروي عند نقطة تقع على بعد ( ف 0 ش د. 1 ش 0 < نق ) تتعين من العالقة : 1 ش 4 ف 2 0 ب. ش ف ج. 1 ش 04 ف د. 2 ف ش : أ. 23. شدة المجال الكهربائي الناشئ عن سلك فلزي مستقيم ال نهائي الطول يحمل شحنة موجبة كثافتها الطولية ( ) تتعين من العالقة ف 02 ب. 02 ف ج. 2 ف 0 د. 0 2 ف 28. شدة المجال الكهربائي الناشئ عن صفيحة غير موصلة رقيقة ال نهائي تحمل شحنة منتظمة كثافتها السطحية ( ( تتعين من العالقة : أ. 0 ب. 2 0 ج. 0 2 د شدة المجال الكهربائي الناشئ عن صفيحة غير موصلة وغير رقيقة ال نهائي تحمل شحنة منتظمة كثافتها السطحية ( ( تتعين من العالقة : أ. 0 ب المجال الكهربائي لصفيحة رقيقة ال يعتمد على أ. نوع الوسط ب. الكثافة السطحية ج إذا كان المجال عند نقطة تبعد مسافة ( ف ) عن سلك طويل تساوي ( المجال بوحدة ( نيوتن / كولوم ) تساوي : أ. صفر ب. 51 ج. بعد النقطة عن الصفيحة ج. 111 د د. جميع ما سبق نيوتن / كولوم ) فعند مضاعفة المسافة يصبح د موصل قطره ( 1 سم ) ويحمل شحنة ( 2 ميكروكولوم ) تكون قيمة المجال عند نقطة تبعد ( 3 سم ) عن مركز الموصل بوحدة )نيوتن / كولوم ) تساوي أ. صفر ب ب د

47 م 5 ش 2 الماهر في الفيزياء 21. شحنتان أحدهما ( 8 أضعاف ) األخرى ومتشابهتان المسافة بينهما ( 11 سم ) تكون نقطة التعادل : أ. في منتصف المسافة بينهما 31. التدفق الكهربائي عبرسطح مساحته ( أ. 83 نيوتن.م / 2 كولوم ب. 31 سم عن الصغرى ب. 51 نيوتن.م / 2 كولوم 31. كلما اقتربنا من الشحنة السالبة فإن قيمة شدة المجال الكهربائي أ. تقل ب. تبقى ثابتة 32. إذا ضاعفنا مقدار الشحنة فإن شدة المجال الكهربائي أ. تزداد إلى أربعة أضعاف هو: أ. ب. تزداد إلى الضعف ج. 11 سم عن الصغرى د. 31 سم عن الكبرى ) 2 مائل ب ازوية ) 31( عن مجال كهربائي شدته ( 111 نيوتن /كولوم ) ج. 22 نيوتن.م / 2 كولوم ج. تزداد ج. تقل إلى النصف 33. مقدار الشحنة بوحدة الكولوم التي تولد مجاال كهربائيا مقداره ( ب كل ما يلي من خصائص سطح غاوس ما عدا : أ. تخيلي ج. على درجة عالية من التماثل في توزيع الشحنة ج ب. يوازي المجال الكهربائي د. مغلق 35. إذا تضاعفات شحنة موجبة ( 3 م ارت ) فإن عدد خطوط المجال التي تخرج منها : أ. تتضاعف 1 م ارت ب. تتضاعف 3 م ارت ج. تتضاعف 1 م ارت د. 25 نيوتن.م / 2 كولوم د. تتالشى تدريجيا د. تقل إلى الربع نيوتن / كولوم ) عند نقطة تبعد عنها مسافة ) 1 سم( د د. تبقى ثابتة 31. كرة نصف قطرها ( 1.23 سم ) موضوعة في الهواء تحمل شحنة مقدارها ( كولوم ) فإن المجال الكهربائي بداخلها بوحدة ( نيوتن/كولوم( تساوي أ. صفر أ. ش ب ج وضعت شحنة مقدارها ( ش ) في مركز مربع فإن مقدار التدفق الكهربائي خالل سطح يساوي : د ب. ش 0 3 ج. ش 0 2 د. ش يتحرك بروتون باتجاه اليمين فإذا دخل مجاال كهربائيا باتجاه محور السينات الموجب فإن سرعته أ. تتغير بشكل عشوائي ب. تتناقص 31. في الشكل المجاور ثالث شحنات نقطية )ش 1 ش حتى تكون )ش 3 ) متزنة فإن : )3 ج. تت ازيد د. تبقى ثابتة د.= ش - 1 ش 8 2 ج =.ش 8 1 ش 2 ب =-. ش 2 1 ش 2 أ = 2 ش 2. ش في الشكل المجاور شحنة موجبة تسير في مجال كهربائي منتظم فإن سرعته : أ. تزداد ب. تقل ج. تنعدم د. ال تتأثر 46

48 ش) 81. في الشكل المجاور يكون مقدار الشحنة التي يحملها الموصل الكروي تساوي : أ ج كولوم ب كولوم د. صفر 82. في الشكل المجاور شحنتان نقطيتان كولوم كولوم ) والمسافة 11 2= 1 1- كولوم( ( ش = بينهما )ف= 31 سم ) فإن نقطة التعادل تقع على بعد أ. 11 سم على يمين ش 1 أ. 4 0 ب. 11 سم على يسار ش 1 ب. 2 0 ج. 8 0 ج. 21 سم على يمين ش 2 د. 21 سم على يسار ش التدفق الكهربائي عبر هرم مساحته ( 2 متر ) موضوع بداخله شحنة مقدارها ( 8 كولوم ) بوحدة ( نيوتن.م 2 /كولوم ) هي: 88. عند وضع إلكترون في مجال كهربائي منتظم ويتأثر بقوة مقدارها ( د بوحدة ( نيوتن/كولوم ) هي : أ. 1.5 ب وضعت شحنتان كهربائيتان )+ش( )+ ش 2 ج. 2 نيوتن ) فإن شدة المجال الكهربائي تساوي د ) عند النقطتين ( أ ب ) على الترتيب كما في الشكل المجاور فإن نقطة التعادل التي ينعدم عندها شدة المجال الكهربائي هي : أ. س د. ب. ص ج. ع 81. وضعت الشحنات ( +ش( )-ش( عند ال أرسين ( ب ج( على الترتيب لمثلث متساوي األضالع وعال ذلك تكون محصلة المجال الكهربائي عند النقطة )أ( مساوية : باتجاه يوازي القاعدة )ب ج( جهة اليسار. 9 ش أ ف باتجاه يوازي القاعدة )ب ج( جهة اليمين. 9 ش ب ف باتجاه العمود النازل من)أ( على القاعدة 9 ش ف ج. وما ار بمنتصفها. 9 ش ف نحو األعلى على امتداد العمود على القاعدة. د. ل 47

49 87. عندما وضعت الشحنة ( ش ) عند النقطة ( أ ) كانت شدة المجال الكهربائي عند النقطة )ب( التي تبعد مسافة )ف( عنها مساوية )م( وعندما غيرت المسافة إلى )ف ) أصبحت شدة المجال ) 2 م( وعلى ذلك فإن: أ. ف = 2 ف ب. ف = 2 ف ج. ف = )2( 1/ ف 2 د. ف = )2( 1/ ف 2 4 ) في مجال كهربائي منتظم شدته ( 111 نيوتن / كولوم ) فإنها تتأثر بقوة مقدارها : إذا وضع جسيم ألفا ( He أ ج نيوتن باتجاه المجال ب نيوتن باتجاه المجال د نيوتن عكس اتجاه المجال نيوتن عكس اتجاه المجال 81. دخل إلكترون المجال الكهربائي بين لوحي مواسع مشحون وعلى ذلك فإن مساره يستدل عليه من الشكل : 51. ( س ص ) شحنتان نقطيتان متساويتان في المقدار وضعتا كما بالشكل المقابل فإذا كان اتجاه محصلة المجال الكهربائي عند النقطة ( ه( كما بالشكل فإن ب. الشحنتين س ص سالبتان أ. الشحنتين س ص موجبتان د. س سالبة و ص موجبة ج. س موجبة و ص سالبة السؤال الثاني : اذكر المصطلح العلمي : منطقة تحيط بالشحنة الكهربائية ويظهر تأثير القوة الكهربائية فيها. ) ( 1( القوة التي يؤثر بها المجال على شحنة اختبار الموضوعة في تلك النقطة مقسوما على مقدار الشحنة. ) ( )2 خط المسار الذي تسلك شحنة اختبار موجبة عند وضعه في نقطة في المجال. ) ( 3( نقطة ينعدم فيها المجال الكهربائي أي محصلة المجال عند تلك النقطة يساوي صف ار. ) ( 8( مجال خطوطه متوازية والبعد بين كل خطين منها متساوي ولهما نفس المقدار عند جميع النقاط بين الصفيحتين. ) ( )5 عدد خطوط المجال الكهربائي التي تخترق سطح معين. ) ( 1( يعبر رياضيا بحاصل الضرب النقطي لشدة المجال الكهربائي ومساحة السطح التي تمثل بكمية متجهة عمودية على السطح. ) ( )7 التدفق الكهربائي عبر سطح مغلق يساوي مقدار الشحنة الكلية المحصورة داخل السطح )ش( مقسومة على نفاذية الف ارغ. ) ( )4 حاصل قسمة الشحنة على وحدة األطوال. ) ( 1( حاصل قسمة الشحنة على وحدة المساحة. ) ( 11( 48

50 السؤال الثالث : ما المقصود بقولنا أن : أ. كثافة الشحنة الطولية تساوي ( 2 11 كولوم / م ) 1- ب. شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية عند نقطة تساوي ( نيوتن /كولوم ) السؤال الرابع: علل لما يأتي : 1. توضع شحنة اختبار صغيرة في المجال الكهربائي. 2. استخدام شحنة اختبار صغيرة جدا في تحديد اتجاه المجال الكهربائي. 3. خطوط المجال الكهربائي ال تتقاطع. 8. شدة المجال الكهربائي داخل الموصل الكروي المشحون يساوي صف ار. شدة المجال الكهربائي المنتظم لها نفس المقدار واالتجاه. شدة المجال الكهربائي ال تعتمد على بعد النقطة عن الصفيحة. التدفق الكهربائي عبر قاعدة سطح غاوس لسلك فلزي مستقيم يساوي صف ار. شدة المجال الكهربائي عند جميع النقاط الواقعة على السطح الكروي ثابتة السؤال الخامس : أجب عن األسئلة التالية : 1. عدد ممي ازت خطوط المجال الكهربائي 2. عدد العوامل التي تعتمد عليها شدة المجال الكهربائي عند نقطة لشحنة نقطية 3. عدد ممي ازت خطوط المجال الكهربائي المنتظم 8. أثبت أن شدة المجال الكهربائي لالشكال التالية تتعين من العالقات التالية : أ. شحنة نقطية ب. موصل كروي مشحون ج. سلك فلزي ال نهائي الطول د. صفيحة رقيقة مشحونة. ه. صفيحة غير رقيقة مشحونة 49

51 مسائل حسابية : أوال / المجال الكهربائي ومحصلة المجال الكهربائي : 1( يقاس المجال الكهربائي عند نقطة ما بوضع شحنة اختبار موجبة صغيرة في تلك النقطة فإذا كانت شحنة االختبار )1 نانوكولوم( وتعاني قوة كهربائية مقدارها ( 1.1 نيوتن ) في اتجاه ) 11( مع محور السينات الموجب. أ. ما المجال الكهربائي في موضع شحنة االختبار. ( 1 11 نيوتن / كولوم ) 11 4 ب. لو كان الشحنة سالبة فكيف ستتغير إجابتك في المثال السابق. ( 1 11 نيوتن / كولوم ) ( ما مقدار المجال الكهربائي الذي يؤثر في إلكترون بقوة تساوي وزنه علما بأن ( كe = كولوم ) وتسارع السقوط الحر ( 11 م/ث ) 2. ( كغم ) )ش = e 11- نيوتن/كولوم ) )3 شحنة نقطية مقدارها ( كولوم ) موضوعة في الهواء : أ. بين مقدار واتجاه شدة المجال الكهربائي في نقطة مثل )أ( تقع على بعد ( 3 سم ) على يمين الشحنة. ) نيوتن/كولوم( ب. احسب شدة المجال الكهربائي في نقطة تبعد ( 3 سم( إذا كان الوسط المحيط بالشحنة سماحيته ثالث أضعاف سماحية الف ارغ ( 1-11 كولوم ) ( 8- )8 شحنتان نقطيتان 11 1( 1- أ. المجال الكهربائي عند منتصف المسافة بينهما. ( ب. القوة المؤثرة في شحنة مقدارها ( كولوم( موضوعتان في الهواء المسافة بينهما ( 12 سم ) أوجد: نيوتن/كولوم ش ) نيوتن/كولوم( كولوم ) موضوعة في منتصف المسافة بينهما. ( نيوتن ش -4 1 ) ج. المجال الكهربائي في نقطة تبعد ( 12 سم ) عن الشحنة األولى ( 28 سم ) عن الشحنة الثانية وعلى امتداد الخط الواصل بينهما. ( صفر( 5( شحنتان موضوعتان في الهواء وباالستعانة بالبيانات الموضحة في الشكل احسب ما يلي : أ. المجال الكهربائي عند النقطة )ه(. ( نيوتن/كولوم ) 8 ب. القوة المؤثرة في شحنة ( -1 بيكوكولوم( موضوعة عند النقطة )ه( ( نيوتن بعكس اتجاه المجال( كولوم( والثانية مقدارها ( ( شحنتان نقطيتان األولى مقدارها ) بينهما في الهواء ) 1 سم( احسب : 1- أ. المجال الكهربائي في نقطة تبعد مسافة ( 1 سم ) عن كل من الشحنتين. ) كولوم ) والمسافة 7 نيوتن/كولوم( كولوم( عند وضعها في تلك النقطة. ب. القوة الكهربائية المؤثرة في شحنة ثالثة مقدارها ) )81 نيوتن( 51

52 ثانيا : نقطة التعادل : 7( في الشكل المجاور وباالستعانة بالبيانات التي على الشكل أوجد نقطة حدد التعادل ) 8 م( نيوتن ) كولوم( فإذا علمت أن القوة المتبادلة بينهما ) كولوم( والثانية ) ( شحنتان نقطيتان األولى ) حدد موقع نقطة التعادل. ( 1.5 م عن ش 1 ). 1( شحنتان نقطيتان موجبتان أحدهما أربعة أمثال األخرى تبعدان عن بعضهما مسافة ) 12 سم ) أوجد النقطة التي ينعدم عندها المجال الكهربائي. ( 8 سم عن الصغرى ) 11( شحنتان نقطيتان ( ش 1 ش = 2 كولوم( تفصلهما عن بعضهما مسافة ) 1 م( إذا كانت نقطة التعادل تبعد عن الشحنة األولى ) 3 م( للخارج على امتداد الخط الواصل بنيهما احسب مقدار ( ش ) 1 وحدد نوعها. ( كولوم سالبة( ثالثا : المجال الكهربائي المنتظم : 11( مجال كهربائي منتظم المسافة بين لوحيه ) 8 سم( تحرك إلكترون من السكون في هذا المجال من اللوح السالب إلى اللوح الموجب نيوتن( أوجد: وكانت القوة المؤثرة عليه ) ب. التغير في الطاقة الحركية لإللكترون. ) جول( أ. شدة المجال المنتظم. )211 نيوتن/كولوم( 5 12( جسم كتلته ) 1 غم( يحمل شحنة سالبة مقدارها ) 11 ميكروكولوم( تحرك من السكون بتأثير مجال كهربائي منتظم مقداره )1 11 نيوتن/كولوم( مسافة )21 سم( أوجد : 1. القوة التي يؤثر بها المجال في الجسيم. )1 نيوتن عكس المجال( 2. السرعة النهائية للجسيم. ) 21 م/ث( 3. الشغل الذي يبذله المجال وأين يذهب هذا الشغل )1.2 جول( 13( علقت كرة مشحون كتلتها ) 111 غم( في مجال كهربائي منتظم مقداره ) نيوتن/كولوم( فانحرفت عن الوضع ال أرسي ب ازوية مقدارها ) 37( كما في الشكل المجاور احسب مقدار شحنة الكرة كولوم سالبة( ونوعها. (

53 18( صفيحتان موازيتان بينهما مجال كهربائي شدته ) نيوتن/كولوم( علق بالصفيحة العلوية كرة كتلتها ) 4 غم( وشحنتها كولوم( احسب قوة الشد في الخيط في الحاالت األتية : ( نيوتن( ب. اتجاه المجال لألسفل. ) نيوتن( أ. اتجاه المجال لألعلى. ) ( اتزن جسيم شحنته )3 نانوكولوم( عند وضعه في مجال كهربائي )1 11 مبين في الشكل جد كتلة الجسيم المشحون. )3 نيوتن/كولوم( كما هو كغم( 8-11 رابعا : التدفق الكهربائي : 11( يبين الشكل المجاور سطح مغلق غمر في مجال كهربائي منتظم شدته )111 نيوتن/كولوم( باالعتماد على البيانات على الشكل احسب التدفق الكهربائي عبر كل سطح من أسطحه ثم احسب التدفق الكلي. 52

54 تمهيد : يعتبر الجهد الكهربائي من أهم الكميات الفيزيائية التي تصف المجال الكهربائي حيث أن مقدار الجهد الكهربائي لنقطة ما في المجال الكهربائي يتم تحديده بالنسبة إلى نقطة مرجعية أخرى وكما أن الجسم الساقط في مجال الجاذبية األرضية يسقط من النقطة األعلى ارتفاعا إلى النقطة األقل ارتفاعا فإن الشحنة الموجبة في المجال الكهربائي تندفع من النقطة األعلى جهدا إلى النقطة األقل جهدا. أوال / توضيح مفهوم طاقة الوضع الكهربائي أ. طاقة الوضع الميكانية " الطاقة الكامنة " عند رفع جسم كتلته ( ك ) في مجال الجاذبية األرضية من سطح األرض نحو ارتفاع ما كما في الشكل يكتسب الجسم مقدا ار من الطاقة مقداره ( ك ف ج ) الطاقة التي اكتسبها الجسم نتيجة وضعه بالنسبة لسطح األرض تسمي " طاقة الوضع الجذبي " الطاقة التي اكتسبها الجسم تساوي الشغل المبذول لنقل الجسم من سطح األرض إلى تلك النقطة " على اعتبار طاقة الوضع عند سطح األرض تساوي صف ار " ب. طاقة الوضع الكهربائي عند وضع شحنة كهربائية في مجال كهربائي تكتسب الشحنة الكهربائية مقدا ار من الطاقة أثناء تواجده في المجال الكهربائي يعتمد مقدار الطاقة التي اكتسبتها الشحنة على وضعها بالنسبة للشحنة المولدة. الطاقة الناتجة تسمى بطاقة الوضع الكهربائية. 53

55 طاقة الوضع الكهربائية عبارة عن الطاقة التي تكتسبها شحنة كهربائية موضوعة في مجال كهربائي بالنسبة للشحنة المولدة. العوامل التي تعتمد عليها طاقة الوضع الكهربائي لشحنة عند نقطة ما مقدار الشحنة الموضوعة عند تلك النقطة. مقدار الجهد الكهربائي عند تلك النقطة. حركة شحنة كهربائية في مجال كهربائي وطاقة الوضع الكهربائية. عند تحريك شحنة كهربائية في مجال كهربائي تتغير طاقة وضعه الكهربائية. أنواع الشحنات الكهربائية سالبة موجبة مقارنة بين الشحنة السالبة والموجبة وتغير طاقة الوضع الكهربائية اجتاه اجملال عكس اجتاه اجملال الشحنة املوجبة السالبة أ. الشحنة تبذل شغال " ناتج من المجال " والطاقة المختزنة في الشحنة. ب. نتيجة هذا الشغل تقل طاقة وضعه. أ. نبذل عليه شغال خارجيا ب. نتيجة هذا الشغل تزداد طاقة وضعه. أ. نبذل عليه شغال خارجيا ب. نتيجة هذا الشغل تزداد طاقة وضعه. أ. الشحنة تبذل شغال " ناتج من المجال " والطاقة المختزنة في الشحنة. ب. نتيجة هذا الشغل تقل طاقة وضعه. الصيغة الرياضية لطاقة الوضع الكهربائية. ط و " الكهربائية " = ش ج 54

56 ثانيا / فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين إذا وضعت شحنة كهربائية موجبة حرة الحركة في مجال كهربائي عند النقطة ( د ) مثال فإنها ستتحرك مع المجال الكهربائي وتمر بالنقطة )ه( كما في الشكل المجاور أي ان المجال الكهربائي )م( بذل شغال على الشحنة في تحريكها من النقطة )د( إلى النقطة )ه( حيث نجد أن من مبرهنة الشغل والطاقة فرق الجهد بين نقطتين عبارة عن حاصل قسمة الشغل المبذول في تحريك شحنة كهربائية بين نقطتين على الشحنة المنقولة. عبارة عن التغير في طاقة الوضع الكهربائي لوحدة الشحنات الكهربائية عند انتقالها بين نقطتين. الصيغة الرياضية لفرق الجهد بين نقطتين. حيث أن ج ه د = فرق الجهد بين النقطتين ( ه د ). شغل د ه =الشغل المبذول لتحريك الشحنة الكهربائية في المجال الكهربائي ش = الشحنة المراد تحريكها في المجال الكهربائي. حساب الجهد الكهربائي عند نقطة اذا افترض أن الجهد الكهربائي في نقطة في الماالنهاية تساوي صف ار. سبب اختيار خذه النقطة حتى تعتبر كنقطة مرجعة نتمكن من حساب جهد أي نقطة عندها. في المعادلة السابقة إذا اعتبرنا ( د ) تقع في نقطة الماالنهاية فإن الجهد الكهربائي عند نقطة الشغل المبذول في تحريك وحدة الشحنات الكهربائية من الما النهائية إلى تلك النقطة دون إحداث أي تغير في طاقتها الحركية. وحدة قياس الجهد الكهربائي جول / كولوم = فولت لماذا تم اعتبار طاقة الوضع الكهربائية في الماالنهاية يساوي صف ار الن الجهد الكهربائي عند الما النهاية يساوي صفرا. الفولت عبارة عن فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين الناتج عن بذل شغل مقداره )1 جول( لتحريك شحنة كهربائية مقدارها )1 كولوم ) بين النقطتين. 55

57 ) 526 الكتاب المدرسي ص ( الكتاب المدرسي ) 523 مثال )5( ص ( 1. احسب الشغل الالزم لنقل شحنة نقطية موجبة )ش( مقدارها ) 8 ميكروكولوم( من النقطة )أ( التي جهدها ) 81 فولت( إلى النقطة )ب( التي جهدها ( 11 فولت ) بسرعة ثابتة احسب طاقة الوضع الكهربائية للشحنة في من الموضعين )أ ب( جد الفرق في طاقة الوضع بين النقطتين

58 مالحظات الحركة باتجاه المجال الكهربائي ينتقل من جهد مرتفع إلى جهد منخفض بالنسبة للشحنة الموجبة والعكس إذا تحرك في االتجاه المعاكس للمجال أما بالنسبة للشحنة السالبة فالحركة باتجاه المجال ينتقل من جهد منخفض إلى جهد مرتفع والعكس إذا تحرك في اتجاه معاكس للمجال. يختز الشغل المبذول على الشحنة عند تحريكها في المجال الكهربائي على شكل طاقة وضع كهربائية في الشحنة الموضوعة عند تلك النقطة ط و النقطة = ج نقطة ش لحساب / أ. فرق الجهد بين نقطتين ( ج أب = ج أ ج ب ) ب. التغير في فرق الجهد بين نقطتين ( Δ ج أب = ج ب ج أ ) إذا كانت الشحنة سالبة فعند التعويض عن مقدار الشحنة نهتم باإلشارة. الكتاب المدرسي س )4( ص ( 536 ) احسب فرق الجهد بين نقطتين في مجال كهربائي إذا كان الشغل المبذول لنقل شحنة كهربائية مقدارها ) 8 كولوم( بين هاتين النقطتين = 24 جول. --- الكتاب المدرسي س )5( ص ( 549 ) 7 = 5 7( في الشكل التالي إذا كان جهد النقطة )أ( )جأ = فولت( فإن اتجاه المجال الكهربائي يكون من : فولت ) وجهد النقطة ( ب( )جب أ. من أ إلى ب ج. عمودي على الخط الواصل بين ( أ و ب ) وباتجاه األعلى ب. من ب إلى أ د. عمودي على الخط الواصل بين ( أ و ب ) وباتجاه األسفل 4( الشكل في السؤال السابق عند انتقال شحنة سالبة من )أ( إلى )ب( فإن: أ. طاقة وضعها تقل ب. طاقة وضعها تزداد ج. الشغل المبذول موجب د. طاقة وضعها تبقى ثابتة. جول( فإن التغير في 1( إذا كان الشغل الالزم لنقل شحنة من النقطة )أ( إلى النقطة )ب( في مجال كهربائي يساوي ) طاقة وضه الشحنة عند انتقالها من )ب( إلى )أ( يساوي بوحدة الجول : د ج. صفر ب أ

59 أوال / تعين قيمة فرق الجهد بين نقطتين في مجال كهربائي منتظم. في الشكل المجاور شحنة كهربائية موجبة )ش( تتحرك بخط مستقيم من النقطة )أ( إلى النقطة )ب( في مجال كهربائي منتظم )م( وبسرعة ثابتة تحت تأثير قوة كهروستاتيكية أثبت أن فرق الجهد الكهربائي بين هاتين النقطتين يتعين من العالقة التالية مالحظات من المعادلة السابقة نجد أن فرق الجهد بين صفيحتين متوازيتين ومشحونتين يساوي حاصل ضرب المجال المنتظم بينهما البعد بين الصفيحتين فولت م ج من القانون ( ج = م ف ) نجد أن ( ف ) حيث نجد أن وحدة المجال الكهربائي تكافئ ( م ) الشغل المبذول لنقل شحنة بين نقطتين في مجال كهربائي منتظم ال يعتمد على المسار. عند التمثيل البياني بين فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في مجال كهربائي منتظم والمسافة بين نقطتين. Δ ص Δ ج = الميل = سΔ Δ ف 58

60 الكتاب المدرسي مثال )2( ص ( 528 ) الشكل المجاور يبين ثالث نقاط ( أ ب ج ) في مجال كهربائي منتظم شدته )211 فولت/م( يتجه نحو محور الصادات الموجب احسب الشغل كولوم( من النقطة )أ( إلى الذي يبذله المجال لنقل شحنة مقدارها ) النقطة )ج( عبر المسار : ب. عبر المسار ( أ ج ) مباشرة أ. أ ب ج الكتاب المدرسي سؤال ص ( 528 ) يوضح الشكل المجاور مجاال كهربائيا منتظما )م( مقداره )11 فولت/م( والنقاط ( أ ب د ) واقعة في المجال والخط ( أ د ) عمودي على خطوط المجال كما هو موضح في الشكل احسب الشغل المبذول لنقل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ( 2 إلى النقطة )ب( عبر المسار : 1-11 كولوم ) من النقطة )أ( أ. من )أ( إلى )ب( مباشرة ب. من )أ ب د )

61 الكتاب المدرسي س ( ) 536 ) ص ( 9 احسب مقدار فرق الجهد الكهربائي بين لوحين متوازيين مشحونين بشحنتين مختلفتين ومتساويتين مقدا ار إذا كانت المسافة بين اللوحين ) 8 سم( ويؤثر المجال بين اللوحين بقوة مقدارها ) نيوتن( على شحنة مقدارها ) كولوم( عند انتقالها بين اللوحين الكتاب المدرسي س ( 2 ) ص ( 548 ) أ ب نقطتان بين صفيحتين تقعان على أحد خطوط المجال الكهربائي يتغير فرق الجهد بينهما بتغير المسافة حسب الرسم البياني اآلتي وذلك في مجال كهربائي منتظم ناشئ عن صفيحتين معدنيتين متوازيتين مشحونتين بشحنتين مختلفتين في النوع ومتساويتين في المقدار والبعد بينهما ) 5 سم ) احسب : أ. المجال الكهربائي المتنظم ب. القوة الكهربائية المتولدة في شحنة مقدارها ) 2 ميكروكولوم( عند وضعها في المجال. ج. الشغل المبذول في نقل شحنة مقدارها )-2 ميكروكولوم ) من النقطة )ب( إلى النقطة )أ( باتجاه المجال

62 أوال / أفكار حساب الجهد الكهربائي للمجال الغير منتظم. حساب الجهد الكهربائي لشحنة نقطية. 1( حساب الجهد الكهربائي لمجموعة من الشحنات النقطية. 2( حساب الجهد الكهربائي لموصل كروي مشحون ومعزول عن أي مؤثرات خارجية. 3( حساب الجهد الكهربائي لموصل كروي بالقرب من موصالت آخر. 4( الصيغة الرياضية إليجاد الجهد الكهربائي لشحنة نقطة. حيث أن : جأ = جهد الشحنة الكهربائية لشحنة نقطة عند نقطة ( أ ). ش = الشحنة المراد إيجاد جهد المجال عند النقطة ( أ ). ف = بعد النقطة المراد إيجاد جهد المجال الكهربائي عن الشحنة النقطة. سؤال / أثبت أن الجهد الكهربائي عند لشحنة نقطية يتم تعينه من العالقة السابقة التمثيل البياني للجهد الكهربائي و بعد النقطة بتتبع الشكل المجاور نجد أن الجهد الكهربائي للشحنة الموجبة يقل كلما ابتعدنا عن الشحنة. الجهد الكهربائي للشحنة السالبة يقل كلما اقتربنا من الشحنة. الكتاب المدرسي مثال )3( ص ( 527 ) كولوم( م ) من بروتون شحنته ) أوجد الجهد الكهربائي لنقطة على بعد )

63 الكتاب المدرسي س ( ) 536 ) ص ( 3 احسب قيمة الشحنة النقطية التي تولد جهدا مقداره ( +11 فولت ) في نقطة تبعد عنها ( 11 سم ( است ارتيجيات ايجاد الجهد الكهربائي لمجموعة من الشحنات النقطية. احسب الجهد الكهربائي الناتج عن كل شحنة على حدي )مع االهتمام بإشارة الشحنة الم ارد إيجاد جهدها(. نجمع القيم الناتجة جمعا جبريا ألن الجهد كمية قياسية... + ج كلي = ج 1 + ج 2 + ج 3 الكتاب المدرسي احسب الجهد الكهربائي عند ) 530 مثال )4( ص ( النقطة )ه( التي تقع في مركز مربع تقع على رؤوسه )أ ب ج د( الشحنات النقطية التالية )11 ) ميكروكولوم على الترتيب كما هو مبين في الشكل

64 المادة التدريبية ما المقصود بالموصل المعزول عبارة عن الموصل البعيد عن تأثير أي مجال كهربائي. الصيغة الرياضية للجهد الكهربائي لموصل كروي مشحون ( عل سطح موصل كروي ) ( على أي نقطة خارج الموصل( ش = شحنة الموصل الكروي. نق = نصف قطر الموصل الكروي ش = شحنة الموصل الكروي ف = البعد بين النقطة ومركز الموصل. سؤال اثبات : في الشكل المجاور أثبت أن الجهد الكهربائي لموصل كروي بعده عن المركز أقل من ( نق ) ال يساوي صف ار وانما يساوي جهده على سطح الموصل

65 التمثيل البياني للجهد الكهربائي والمجال الكهربائي والفرق بينهما الكتاب المدرسي مثال )1( ص ( 535 ) كولوم ) احسب كرة موصلة نصف قطرها ) 2 سم( موضوعة في الهواء وتحمل شحنة كهربائية مقدارها ) جهد النقطة )ص( التي تبعد مسافة ) 11 سم( عن مركز الكرة جهد الكرة الكتاب المدرسي س) 2 ( ص ( ) 536 علل / ال يلزم بذل شغل لتحريك شحنة كهربائية على سطح موصل كروي

66 ماذا يحدث لجهد الموصل إذا وضع موصل كروي بالقرب منه جهد الموصل سوف يتأثر بالموصالت اآلخرى. العالقة الرياضية للجهد الكلي للموصل. ما المقصود بكل من : 1. الجهد المطلق للموصل / هو الجهد الناتج عن الشحنة التي يحملها الموصل نفسه. 2. الجهد الحثي للموصل / هو الجهد الذي يكتسبه موصل كروي بسبب وجوده في مجال موصالت كروية أخرى أو في مجال شحنة نقطية. 3. الجهد الكلي المطلق / مجموع الجهد المطلق للموصل مع الجهد الحثي للموصل الناشئ عن موصالت آخرى. من المعادلة ج كلي ش ش المتأثر ف ف المتأثر المؤثر المركزين ما هي العوامل التي تعتمد عليها كل من : أ. الجهد المطلق للموصل نصف قطر الموصل المتأثر السماحية الكهربائية للوسط كمية الشحنة للموصل " المتأثر " ب. الجهد الحثي للموصل السماحية الكهربائية للوسط نصف قطر الموصل المتأثر البعد بين مركزي الموصلين كمية الشحنة للموصل " المؤثر" ج. جهد موصل كروي مشحون وغير معزول مقدار كمية الشحنة للموصل المؤثر مقدار كمية الشحنة للموصل المتأثر السماحية الكهربائية للموصل البعد بين مركزي الموصلين / أسئلة نظرية كيف يمكن أن يكون موصل كروي متعادل أ. جهد سالب / إذا وجد بقربه موصل آخر يحمل شحنة سالبة أو شحنة نقطية سالبة فيحدث عليه جهدا سالبا. ب. جهد موجب / إذا وجد بقربه موصل آخر يحمل شحنة موجبة أو شحنة نقطية موجبة فيحدث عليه جهدا موجبا. 65

67 كيف يمكن أن يكون موصل كروي شحنتة سالبة أو موجبة يساوي جهده صفرا أ. جهد الشحنة الموجبة صف ار / بتقريب إليه موصل أو شحنة نقطية سالبة تولد جهدا حثيا سالبا مساويا لجهده المطلق فيلغيه. ب. جهد الشحنة سالبة صف ار / بتقريب إليه موصل أو شحنة نقطية موجبا تولد جهدا حثيا موجبا مساويا لجهده المطلق فيلغيه. كيف يمكن أن يكون لموصل كروي تحمل شحنة موجبة جهده سالب والعكس أ. شحنة موجبة جهده سالب / إذا وجد بقربه موصل آخر يحمل شحنة سالبة أو شحنة نقطية سالبة جهدها الحثي أكبر من جهده المطلق الموجب فيصبح جهده الكلي سالب. ب. شحنة سالبة جهده موجب/ إذا وجد بقربه موصل آخر يحمل شحنة موجبة أو شحنة نقطية موجبة جهدها الحثي أكبر من جهده المطلق السالب فيصبح جهده الكلي موجب. موصل كروي يحمل شحنة موجبة ماذا يحدث لجهد في الحاالت التالية : أ. إذا قرب منه موصل آخر يحمل شحنة موجبة / يتأثر بجهد حثى موجب فيزداد جهده الكلي. ب. إذا قرب منه موصل آخر يحمل شحنة سالبة / يتأثر بجهد حثى سالب فيقل جهده الكلي. ج. إذا قرب منه موصل آخر متعادل كهربائيا / 1. عند تقريب موصل متعادل نحو موصل موجب تتجمع الشحنات السالبة في الطرف القريب من الموصل الموجب والطرف الثاني يماثل شحنة الموصل الموجبة. 2. يتأثر الموصل الموجب بجهدين تأثيريين أحدهما أ. سالب ناشئ عن الطرف القريب من الموصل المتعادل. ب. موجبة ناشئ عن الطرف البعيد من الموصل المتعادل 3. بما أن الطرف القريب من الموصل جهده سالب لذلك يؤخذ بعين االعتبار فيقل الجهد الكلي للموصل الموجب. اذكر حاالت التوصيل للموصالت 1( إذا تالمس موصالن كرويان بسلك معدني رفيع بينهما مسافة محددة ( ف ) فإن الشحنة سوف تتوزع على الموصلين حتى يتساوي جهداهما. أ. ج 1 الكلي = ج 2 الكلي ب. مجموع الشحنات قبل = مجموع الشحنات بعد ش 1 + ش 2 = ش 1 + ش 2 2( إذا تالمس موصالن بسلك رفيع وطويل جدا أو تالمس الموصالن من الخارج مباشرة فإن الشحنة تتوزع عليها حثى يتساوي جهداهما المطلق ويهمل جهداهما الحثي. أ. ج 1 المطلق = ج 2 المطلق ب. مجموع الشحنات قبل = مجموع الشحنات بعد ش 1 + ش 2 = ش 1 + ش 2 مالحظة 1( في الحالتين السابقتين تتوزع الشحنات على الموصالت بنسبة ألنصاف األقطار للموصل. 2( إذا كانت أنصاف األقطار متساوية فإن الشحنة الكلية تتوزع عليها بالتساوي " مناصفة " 3( إذا تالمس موصالن من الداخل بسلك معدني رفيع أو تالمس مباشرة فإن الشحنة الكلية تتوزع على السطح الخارجي بإنتظام وعندها فإن 66

68 أ. ج / 109 ج ش نق 9 الخارج / الخارج ب. مجموع الشحنات قبل = مجموع الشحنات بعد ( يكتسب الموصل األول جهد الموصل الثاني ) ش 1 + ش 2 = ش 8( عند وصل أحد الموصلين في األرض فإن جهده الكلي يصبح صف ار ولكن جهده الحثي ال يساوي صف ار بفعل الموصل اآلخر الذي يقيد الشحنة المخالفة. الكتاب المدرسي ) 533 مثال )6( ص ( كولوم( وضعت كرة معدنية )أ( نصف قطرها ) 5 سم( وتحمل شحنة مقدارها ) بالقرب من كرة معدنية )ب( أخرى نصف قطرها )ب( أخرى نصف قطرها ) 1 سم( كولوم( فإذا كانت المسافة بين مركزيهما مت ار وتحمل شحنة مقدارها ( واحدا احسب : فرق الجهد بين الكرتين ( ج أب ) الجهد الكهربائي على سطح كل من الكرتين الكتاب المدرسي سؤال ص ( ) 533 كرتان موصلتان نصف قطر األولى ) 2 سم( والثانية ) 11 سم( شحنت األولى بشحنة مقدارها )ش( والثانية ) 2 ش( ووضعتا بحيث كان البعد بين مركزيهما ) 31 سم( فأصبحت القوة المتبادلة بينهما )2.7 نيوتن( احسب: 2. جهد كل منهما شحنة كل من الكرتين

69 الكتاب المدرسي س ( 6 ) ص ( 536 ) موصالن كرويان نصف قطر األولى ) 11 سم( ونصف قطر الثاني ) 51 سم( فإذا شحن األولى بشحنة مقدارها ) 21 ميكروكولوم( والثاني بشحنة مقدارها )25 ميكروكولوم( احسب: 1. جهد كل من الموصلين على فرض أنهما بعيدان جدا عن بعضهما جهد كل منهما إذا وصل الموصالن بسلك رفيع طويل ثم فصال بعد ذلك. - الكتاب المدرسي س )6( ص ( 547 ) كولوم( في الشكل المجاور الموصل )أ( يحمل شحنة مقدارها ) والموصل )ب( يحمل شحنة مقدارها ) كولوم ) موزعة على سطحه بانتظام حيث )نقأ =نقب = 1 سم( أوجد : 1. الجهد الكهربائي على سطح الكره )أ( والمفتاح مفتوح. ب. بعد غلق المفتاح أوجد : 1. الشحنة التي تظهر على سطح الكرة )ب( 2. شدة المجال الكهربائي عند النقطة )د( التي تبعد ) 21 سم( عن مركز الكرة )ب( 68

70 ما المقصود بسطوح تساوي الجهد عبارة عن مجموعة النقاط التي لها نفس الجهد الكهربائي. أشكال سطوح تساوي الجهد سطوح تخيلية ( سطح غاوس ) ال يبذل شغل عند نقل أي شحنة بين نقطتين على هذا السطح. فسر سطوح حقيقية " موصل كروي " الن الجهد الكهربائي عند أي نقطة على هذا السطح متساوي ومن العالقة ( شغأب = جب أ ش = صفر ) نجد أن فرق الجهد بين النقطتين على هذا السطح يساوي صفرا. ارسم سطوح تساوي الجهد ألجسام مختلفة خصائص سطوح تساوي الجهد سطوح تساوي الجهود متعامدة مع خطوط المجال الكهربائي. 1( سطوح تساوي الجهود ال تتقاطع. 2( تفسي ارت سطوح تساوي الجهود متعامدة مع خطوط المجال الكهربائي. النه لو لم تتعامد سطوح الجهود لكان هناك مركبة للمجال الكهربائي باتجاه سطح تساوي الجهد حيث تعمل هذه المركبة على تحريك الشحنات الموجبة في اتجاهها مما يعني وجود فرق جهد بين هاتين النقطتين وهذا يتنافى مع تعريف سطح الجهد. سطوح تساوي الجهود ال تتقاطع. النه لو تقاطع سطحان لدل على وجود أكثر من جهد عند نقطة التقاطع وهذا منافي مع مفهوم سطوح تساوي الجهود. بما أن السطوح متساوي الجهود عمودية على المجال الكهربائي وخطوط المجال الكهربائي ال تتقاطع فإن السطوح ال تتقاطع )1 )2 69

71 دليل المعلم )س ص( سطحان من سطوح تساوي الجهود )د ه ج( نقاط موجودة على السطحين " كما في الشكل المجاور" فإذا كان ( جد = 22 فولت ) )جو =- 32 فولت( احسب. 1( فرق الجهد بين النقطتين ( و ه ) ( الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها ( 2 ميكروكولوم( من النقطة )ه ) إلى النقطة ( و )

72 توضيحات على توزيع الشحنة على الموصالت. تتوزع الشحنة على السطوح الكروية بإنتظام والسبب يعود إلى التماثل العالي لهذه السطوح. عند توزع الشحنة بإنتظام على هذه السطوح فإننا نقول بأن كثافة الشحنة على السطح متساوي. كثافة الشحنة السطحية ( ( / عبارة عن عدد الشحنات الكهربائية لوحدة المساحة. تتعين الكثافة السطحية لسطح كروي من العالقة : إذا تالمس موصالن 2 1 ش ش ش 2 نق نق ا 4 فإن الشحنات تنتقل بين الموصلين " إذا كان مختلفين " إلى أن يتساوي جهداهما فإن 71

73 ) 536 الكتاب المدرسي ص ( تعمل الرؤوس المدببة للموصل المعدني على تفريغ الشحنات من خاللها حيث نجد أن نصف قطر تحدب الرأس المدبب أقل بكثير من نصف قطر تحدب بقية أجزاء الموصل مما يعمل على تفريغ الشحنات من خالل الرأس المدبب فقط. إما عمل مانعة الصواعق فتتكون مانعة الصواعق من قضيب معدين طرفه األعلى مدبب ويوضع أعلى المباني بحيث يتصل طرفه السفلي باألرض بواسطة سلك معدني عند حدوث الصاعقة يعمل الطرف المدبب على تجميع الشحنات ثم يتم تفريغها نحو األرض. ) الكتاب المدرسي ( ص 631 الكتاب المدرسي س )1( ص ( ) 536 كرتان معدنيتان لهما نفس الحجم أحدهما مجوفة واألخرى مصمتة شحنتا بنفس المقدار من الشحنة هل يوجد فرق في توزيع الشحنات على جسمي الكرتين وضح ذلك. الجواب: ال يوجد فرق الن الشحنات في كال الموصلين سوف تتوزع بانتظام على سطح الموصل فأما الكرة المجوفة فال تتواجد شحنات في التجويف وإنما تتواجد على السطح أما الكرة المصمتة فتتنافر الشحنات المتماثلة إلى أن تتجمع وتنتظم على سطح الموصل 72

74 السؤال األول : اختر اإلجابة الصحيحة ورقة عمل فصل الجهد الكهربائي 1( وحدة قياس الجهد الكهربائي الفولت وتكافئ 1 كولوم جول د. ب. جول. كولوم ج. جول كولوم جول كولوم أ. 2( إذا علمت أن فرق الجهد بين النقطتين عند نقل شحنة مقدارها ( 10 ميكروكولوم ) في مجال كهربائي فإن مقدار الشغل الالزم لنقل الشحنة بين النقطتين تساوي د. 10 جول ج. 001 جول ب جول أ. 1 جول 3( جميع ما يلي من مميزات سطوح تساوي الجهد ما عدا ب. حقيقة أو خيالية أ. متعامدة على المجال الكهربائي د. جميع السطوح متساوية في الجهد ج. ال تتقاطع 4( الشغل الالزم لنقل شحنة مقدارها ( 2 ميكروكولوم ) من نقطة على سطح موصل كروي نصف قطره ) 10 سم( ويحمل شحنة مقدارها ( كولوم ) إلى نقطة على نفس السطح هو : جول د جول ج ب. 2 جول أ. صفر 2( عند تحريك شحنة سالبة باتجاه المجال الكهربائي فإنه: ب. يلزم بذل شغل خارجي وبالتالي تزداد طاقة وضعها أ. يلزم بذل شغل خارجي وبالتالي تقل طاقة وضعها د. تبذل الشحنة شغال فتزداد طاقة وضعها. ج. تبذل الشحنة شغال فتقل طاقة وضعها. 6( كلما اقتربنا من الشحنة السالبة فإن الجهد الكهربائي : د. يظل ثابتا ج. يتغير بشكل عشوائي ب. يتناقص أ. يتزايد 7( كلما اقتربنا من الشحنة الموجبة فإن الجهد الكهربائي : د. يظل ثابتا ج. يتغير بشكل عشوائي ب. يتناقص أ. يتزايد 0( إذا تضاعف نصف قطر موصل كروي معزول ومشحون بشحنة ثابتة فإن الكثافة السطحية للشحنة د. تزداد إلى أربعة أمثال ج. تزداد للضعف ب. تقل للربع أ. تقل للنصف 9( إذا تالمس موصلين مشحونين وكان قطر األول ضعف قطر الثاني فإن نسبة الكثافة السطحية لألول إلى الثاني : د. 1 : 2 ج. 2 : 1 ب. 1 : 4 أ. 4 : 1 10( موصالن مشحونان بشحنتين مختلفتين مجموعهما ( 10 ميكروكولوم( ونصف قطر األول يساوي ثالثة أمثال نصف قطر الثاني فإذا اتصل الموصالن بسلك رفيع طويل فإن شحنة الموصل الثاني تصبح : د. 702 ميكروكولوم ج. 2 ميكروكولوم ب. 9 ميكروكولوم أ. 303 ميكروكولوم 11( إذا كان الجهد عند النقطة تبعد ) 10 سم( نقطية يساوي )2 فولت( فإن الجهد على بعد ) 20 سم( من نفس الشحنة يساوي بالفولت : د. 1 ج. 2 ب. 3 أ. 4 12( فقاعة صابون نصف قطرها )نق( وتحمل شحنة كهربائية إذا زيد نصف قطرها ) 2 نق( وبفرض ثبوت كمية شحنتها فإن جهدها الكهربائي: د. يزداد إلى ثالثة أمثال ج. يزداد إلى المثلين ب. يقل إلى النصف أ. يبقى ثابت 13( نقطتان )س ص( في مجال كهربائي منتظم لزم شغل مقداره )- 40 ميكروكولوم( لنقل شحنة مقدارها ( + 0 ميكروكولوم( من )س ص( لذلك فإن فرق الجهد بين النقطتين ( س ص( يساوي د. -6 فولت ج. 4 فولت ب. 2 فولت أ. 2 فولت 14( عندما نقول أن الجهد الكهربائي عند النقطة )أ( الواقعة في مجال كهربائي يساوي )- 2 فولت( فإن ذلك يعني أن : أ. الشحنة الوقاعة عند هذه النقطة تساوي )- 2 ميكروكولوم( ب. الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها ) 1 كولوم( من إلى النقطة )أ( تساوي ) 2 جول( ج. الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها ) 1 كولوم( من )أ( إلى النقطة تساوي ) 2 جول( د. القوة المؤثرة على شحنة مقدارها ) 1 كولوم (عند النقطة )أ( تساوي ) 2 نيوتن( 12( إذا وضعت شحنة مقدارها ( 1 كولوم( عند نقطة في مجال كهربائي جهدها ) 1 فولت( فإن الشحنة : ب. تتأثر بقوة جذب قدرها ( 1 نيوتن( أ. تمتلك طاقة وضع كهربائية قدرها ( 1 جول ) د. تمتلك طاقة وضع كهربائية قدرها ( 2 جول ) ج. تتأثر بقوة تنافر قدرها ( 1 نيوتن( 73

75 أ. م ج. ع ب. ل 16( موصل معزول يحمل شحنة سالبة ولكن جهده الكهربائي يساوي صفرا وهذا يدل على أن الموصل ب. موجود في مجال موصل آخر مشحون بشحنة سالبة أ. متصل باألرض ج. موجود في مجال موصل آخر مشحون بشحنة موجبة د. مغمور كليا داخل إناء معدني واسع معزول ومالمس قاعدته 17( الشكل المجاور يوضع العالقة بين الجهد الكهربائي لموصل كروي مشحون والبعد عن مركز الموصل أن النقاط التالية يكون عندها المجال أكبر ما يمكن : د. م ل ع 10( في الشكل المجاور كرة فلزية مشحونة بشحنة موجبة ومعزولة وتبعد كل من النقطتين )س ص( عن سطحها المسافة )ف( وبذلك يكون : أ. جس=جص م ص ج. مس > ب. مس = مص ج ص د. جس > 19( موصالن كرويان أحدهما داخل اآلخر كما في الشكل فإن أ. جس=جص مس = مص ب. جس=جص مس = صفر مس = صفر ج. جس= صفر مس = مص د. جس < ج ص 20( يمثل الشكل المجاور توزيع سطوح الجهد لشحنتين متجاورتين فإذا علمت أن ( جه موجب ) ( جب = صفر ) فإن : أ. جأ سالب ج د موجب ب. ج أ موجب ج د صفر ج. ج أ صفر ج موجب د د. ج أ صفر ج ه صفر 21( تقع نقطتان )س ص( في مجال كهربائي منتظم وتفصلهما مسافة )ف( كما في الشكل فإن ( ج س ص( يساوي : ب. م ف جتا 30 أ. م ف د. م ف جتا 60 ج. م ف جتا ( موصل كروي نصف قطره ( 9 سم( ويحمل شحنة مقدارها ( 3 ميكروكولوم( وعلى هذا يكون جهده المطلق مساويا : فولت 4- د فولت 4 ج فولت 2 ب أ. صفر 23( في السؤال السابق الجهد الكهربائي عند النقطة ( 3 سم ) عن المركز مساويا : فولت 4- د فولت 4 ج فولت 2 ب أ. صفر 74

76 الماهر في الفيزياء 24( أنسب تمثيل بياني لجهد موصل كروي مشحون بشحنة موجبة وبعد النقطة المراد إيجاد الجهد عند 22( أنسب تمثيل بياني لجهد موصل كروي مشحون بشحنة سالبة وبعد النقطة المراد إيجاد الجهد عندها : 21( في الشكل مثلث قائم ال ازوية ومتساوي الساقين "ش" شحنة موضوعة عند أرس ال ازوية القائمة كما في الشكل إن الشغل من النقطة )أ( إلى النقطة )ب( يساوي : أ. 2 2/1 ج. ج ش ج ش ب. 2 ج ش د. صفر المبذول لنقل إلكترون 27( موصل كروي مشحون قطره ( 14 م( كي يكون الجهد الكهربائي داخله مساويا ( فولت ) يجب أن يشجن بشحنة أ. موجبة مقدارها واحد كولوم ج. موجبة مقدارها واحد كولوم 24( الجهد الكهربائي عند النقطة )أ( يساوي أ. صفر ج. ( ب ش ) ف د. ( ش ف ش 1 ف ) ب. سالبة مقدارها واحد ميكروكولوم د. سالبة مقداره واحد كولوم 75

77 21( في الشكل المجاور موصل كروي مشحون ومعزول فإن أ. ج ب = جأ / جب جأ > جج ب. مب = م أ / مب مأ > مج ج. الشغل المبذول لنقل شحنة معينة من )أ( إلى )ب( = صفر د. مب < مأ مج 31( عندما يتحرك جسيم مشحون في المجال الكهربائي بين ولحي مواسع مشحون لم يبذل شغل لذا نستنتج أنه تحرك بين النقطتين : ب. ( ب ج ) أ. ( أ ب ) د. ( د ج ) ج. ( أ ج ) 31( في الشكل المجاور يبين تغير المجال الكهربائي الناشئ عن موصل كروي مشحون مع المسافة فإن الجهد الكهربائي على بعد ( 2 سم ) من مركز الكرة يساوي : أ ج فولت ب فولت 3 فولت د فولت 32( إذا كانت ( أ ب د ه و ) نقاط في مجال كهربائي منتظم كما في الشكل فإن النقطتين اللتين لهما فرق جهد يساوي فرق الجهد بين النقطتين ( أ ب ) هما : ب. ( د و ) أ. ( أ ه ) د. ( ه ب ) ج. ( أ و ) 33( في الشكل المجاور ال تتغير طاقة الوضع الكهربائي لجسيم مشحون عند انتقاله في المجال الكهربائي بين النقطتين ب. ( ع ص ) أ. ( ع ه ) د. ( س ه ) ج. ( س ص ) 76

78 لسؤال الثاني: اذكر المصطلح العلمي : الشغل المبذول لنقل الجسم من سطح األرض الى تلك النقطة. ) ( خارج قسمة الشغل المبذول في تحريك شحنة كهربائية بين نقطتين على الشحنة ) ( المنقولة. الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات الكهربائية من الماالنهاية إلى تلك النقطة دون ) ( إحداث أي تغير في طاقتها الحركية. الطاقة التي يكتسبها شحنة كهربائية موضوعة في مجال كهربائي بالنسبة للشحنة ) ( المولدة للمجال. فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين ناتج عن بذل شغل مقداره ( 1 جول( لتحريك شحنة ) ( كهربائية مقدارها ) 1 كولوم( بين النقطتين. الشغل المبذول لنقل تلك الشحنة من الماالنهاية إلى تلك النقطة بسرعة ثابتة. ) ( الجهد الناتج عن الشحنة التي يحملها الموصل نفسه. ) ( الجهد الذي يكتسبه موصل كروي بسبب وجوده في مجال موصالت كروية أخرى أو ) ( في مجال شحنة نقطية. مجموع النقاط التي لها نفس الجهد الكهربائي. ) ( )1 )2 )3 )4 )2 )6 )7 )0 )9 السؤال الثالث : ما المقصود بقولنا أن : فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين يساوي ( 20 فولت (. جهد النقطة يساوي ( 2 فولت ) السؤال الرابع : علل لما يأتي : موصل كهربائي مشحون بشحنة موجبة وجهده الكلي سالب. 1. سطوح تساوي الجهد ال تتقاطع. 2. كثافة الشحنة على األجزاء المدببة تكون أكبر منها على األجزاء المستوية. 3. تتعامد سطوح تساوي الجهود مع خطوط المجال الكهربائي. 4. ال يمكن أن توجد نقطتين مختلفتين في الجهد الكهربائي على سطح موصل واحد. 2. موصل موجب الشحنة لكن جهده الكلي سالب. 6. تستقر الشحنات الكهربائية على السطوح الخارجية فقط للموصالت المشحونة. 7. الجهد الكهربائي كمية عددية. 0. الجهد المطلق يكون موجبا إذا كانت شحنة الموصل موجبة والعكس صحيح ال يلزم بذل شغل لنقل شحنة كهربائية بين نقطتين أحدهما داخل الموصل واألخر على سطحه. 11.السطح الكروي لموصل يمثل سطحا متساوي الجهد. 12.جسيم مشحون بشحنة موجبة تحرك في مجال كهربائي منتظم باتجاه المجال فقلت طاقة وضعه الكهربائي. 13.طاقة الوضع الكهربائية لشحنة في الماالنهاية تساوي صفرا. 14.نقلت شحنة موجبة من نقطة إلى أخرى فكانت قيمة الشغل سالبة

79 السؤال الخامس : أجب عن األسئلة التالية اجلهد الكهربائي وطاقة الوضع الكهربائية 1( ما مقدار طاقة الوضع التي يكتسبها جسم مشحون بشحنة مقدارها ( 2 نانوكولوم( إذا وضع على بعد ) 3 سم( من شحنة نقطية مقدارها كولوم( ( 2( اكسب بروتون طاقة وضع كهربائية مقدارها ( 302 احسب الجهد الكهربائي عند تلك النقطة جول ) عند وضعه في نقطة تبعد مسافة ( ف( في مجال كهربائي جول ) لنقل شحنة مقدارها ) كولوم( من األرض 3( كرة معلقة بخيط عازل تحمل شحنة موجبة إذا لزم شغل مقداره ) إلى الكرة احسب : أ. جهد الكرة. ب. شحنة الكرة إذا علمت أن نصف قطرها ( 30 سم (. )4 إذا لزم شغل مقداره ( يأتي : 6- أ. ماذا نعني بقولنا أن جهد النقطة )س( يساوي )- 2 فولت(. جول ) 6- ب. احسب مقدار الشحنة المنقولة. )6 10 جول ) لنقل شحنة من النقطة )س( التي جهدها ( -2 فولت ) إلى الما النهائية أجب عما 5( في الشكل المجاور إذا علمت أن الشحنة النقطية ( ش=- 3 ميكروكولوم( أوجد :. أب أ. ج كولوم ) ب. الشغل المبذول لنقل إلكترون من ( ب ) إلى )أ( علما بان )شe = ( شحنة مقدارها ) 2 ميكروكولوم( موضوعة عند النقطة )أ( التي جهدها ( 2 فولت( : أ. ماذا نعنى بقولنا أن جهد النقطة )أ( يساوي ) 2 فولت( ب. احسب طاقة الوضع الكهربائي للشحنة. ) جول( ج. الشغل الالزم لنقل الشحنة من النقطة )أ( إلى الما النهائية. ( جول( 78

80 7( باالعتماد على البيانات المثبتة على الشكل المجاورة احسب: 1. جهد النقطة )أ(. ( جهد النقطة )ب(. ) فولت( فولت( 3. فرق الجهد بين النقطتين )أ ب(. ) فولت( 8. فرق الجهد بين النقطتين )ب أ(.) طاقة الوضع إللكترون يوضع عندالنطقة )أ( ( 18- جول( فولت( 1. التغير في طاقة وضع االلكترون عند انتقاله من )أ إلى ب( ( جول( 7. الشغل الالزم لنقل اإللكترون من )أ إلى ب( ( جول( فرق اجلهد الكهربائي بني نقطتني يف جمال كهربائي منتظم فولت/م( ( أ 8 4( يمثل الشكل المجاور مجاال كهربائيا منتظما مقداره )11 ب ه ) نقاط واقعه داخله اعتمادا على البينات في الشكل : كولوم ) من ( ه 1. احسب الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها ( إلى أ ) بسرعة ثابتة 2. حدد نقطتان على الشكل فرق الجهد بينهما يساوي صف ار فسر ذلك 1( في الشكل المجاور مجال علما بان جهد )ص( يساوي )38 فولت( 3 كهربائي منتظم )2 11 كولوم( احسب جهد )س( 11( يمثل الشكل المجاور لوحين فلزيين متوازيين مساحة كل منهما )أ( أحدهما مشحون بشحنة موجبة )+ش( واآلخر مشحون بشحنة سالبة )-ش( وتفصلهما مسافة )ف( أثبت أن فرق الجهد بين اللوحين يعطى بالعالقة : ش ف ج أ 0 79

81 حساب اجلهد الكهربائي لشحنة نقطة و جمموعة شحنات نقطية 11( شحنتان كهربائيتان نقطيتان موضوعتان في الهواء )ش = كولوم( )ش = كولوم( كما في الشكل احسب طاقة الوضع الكهربائي للشحنة )ش ) 2 12( شحنتان كهربائيتان نقطتيان موضوعتان في الهواء كما في الشكل المجاور باالعتماد على البيانات الموضحة على الشكل احسب الشغل المبذول لنقل شحنة موجبة مقدارها ) كولوم( من الما النهائية إلى النقطة )د( 13( وضع شحنتان على رؤوس مستطيل كما في الشكل المجاور احسب الشغل جول ) الالزم لنقل ) 1 ميكروكولوم ) من ( أ إلى ب (. ( ( شحنتان نقطيتان موضوعتان في الهواء مقدارهما ( 2 ميكروكولوم( ( 4 ميكروكولوم( تفصلهما مسافة مقدارها ) 2 م( احسب جول ) الشغل الالزم لجعل المسافة بينهما ) 3 م(. ( ( يمثل الشكل المجاور شحنتان نقطيتان موضوعتان في الهواء البعد بينهما ) 11 سم( باالعتماد على البيانات الموضحة في الشكل المجاور احسب: نيوتن تجاذب ).1 القوة المتبادلة بين الشحنتين. ( المجال الكهربائي عند النقطة )ه( التي تقع في منتصف المسافة بين الشحنتين ( نيوتن/كولوم س+( كولوم ) 3. طاقة الوضع الكهروستاتيكية لشحنة سالبة مقدارها ( إذا وضعت عند النقطة )أ(. )صفر( نقطة التعادل 81

82 16( باالعتماد على البيانات المثبتة على الشكل احسب مقدار ونوع الشحنة النقطية كولوم( الواجب وضعها عند النقطة )ه( ليصبح الجهد عند النقطة )أ( صفرا. ) ( إذا كان جهد النقطة )د( في الشكل المجاور يساوي صف ار أوجد: أ. مقدار ونوع الشحنة ش. 2 ب. طاقة وضع الشحنة ش. 1 14( شحنتان نقطيتان )ش 1 ش ) 2 موضوعتان في الهواء عند النقطتين )أ ب( إذا كان الجهد الكهربائي عند النقطة)ه( الواقعة في منتصف المسافية بينهما يساوي صف ار باالعتماد على البيانات المثبتة على الشكل احسب : كولوم(.1 شحنة )ش ) ( المجال الكهربائي عند النقطة )ه(. ( نيوتن/كولوم ) )س + ) 5 3. التغير في طاقة الوضع الكهربائية للشحنة عند انقالها من النقطة )أ( إلى النقطة جول ) 2-11 )ه(. 72-( كولوم( تبعد مسافة مقدارها ) 111 سم( 11( شحنة نقطية مقدارها ) عن شحنة أخرى مقدارها )ش ) 2 إذا علمت أن )د( نقطة ينعدم عندها المجال الكهربائي وتقع على الخط الواصل بين الشحنتين وتبعد مشافة مقدارها ) 21 سم( عن الشحنة األولى احسب مقدار الشغل الالزم لنقل شحنة مقداها )-2 ميكروكولوم( من الما النهائية إلى النقطة )د(. كولوم( ( 81

83 حساب اجلهد الكهربائي ملوصل مشحون ومعزول. 21( يمثل الشكل المجاور العالقة بين الجهد الكهربائي في نقطة وبعد تلك النقطة عن سطح موصل كروي احسب : 1. شحنة الموصل الكروي. 2. الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها ) 8 ميكروكولوم( من النقطة )أ( التي. تبعد ) 1.8 م( عن مركز الموصل إلى النقطة )ب( التي تقع على سطح الموصل 3. الشغل الالزم لنقل شحنة مقدارها )3 ميكروكولوم( من مركز الموصل إلى سطحه. 21( الشكل المجاور يمثل العالقة بين الجهد الكهربائي لموصل كروي والبعد عن مركزه تأمل الشكل جيدا واجب عن األسئلة التالية : 1. ما نصف قطر الموصل. 2. ما نوع ومقدار شحنته. 3. ما مقدار فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين تبعدان عن مركزه ) 3 سم( ) 1 سم( 22( موصل كروي مشحون قطره ) 21 سم( إذا علمت أ الجهد الكهربائي عند نقطة تبعد ) 21 سم( عن مركزه يساوي ( 1 فولت( 8 1 احسب كثافة الشحنة السطحية. ( 10 كولوم/م ) ( ما عدد االلكترونات التي يجب إ ازلتها من موصل كروي نصف قطره ( 3 سم( ليصبح الجهد الكهربائي على سطحه )311 فولت( ( إلكترون( حساب اجلهد الكهربائي ملوصل مشحون وغري معزول ( كرتان معدنيتان ( أ ب ) نصف قطر كل منهما ( سم ) والمسافة 188 فولت( بين مركزيهما ( 1 م( موضوعتان في الهواء فإذا كان )جأ = ( ج ب = -382 فولت ) أوجد شحنة كل منهما 4 ميكروكولوم ) 2( سم 25( موصالن ( أ ب ) أنصاف أقطارهما على الترتيب ( سم ) وشحنتيهما على الترتيب ( ميكروكولوم ) وصال بسلك رفيع وطويل جدا احسب : 82

84 أ. الشحنة على كل منهما ب. جهد كل موصل 21( كرتان )س( )ص( متحدتان في المركز نصف قطر األول ) 2 سم( ونصف قطر الثانية ) 1 سم( تحمل األولى شحنة مقدارها ) 1 ميكروكولوم( والثانية ( 14 ميكروكولوم( احسب الجهد الكهربائي عند النقاط ( أ ب ج د ه ) التي تبعد عن المركز مسافة مقدارها ( 1 ) سم على الترتيب. 27( شحنتان نقطيتان متساويتان ومتشابهتان مقدار كل منهما كولوم( وضعتا عند النقطتين )أ ب( )س( )ص( ( كرتان غير مشحونتين نصف قطر كل منهما ) 1 م( موضوعتان كما في الشكل بحيث كان المسافة ال أرسية بين مركزيهما ) 8 م( احسب الشغل االالزم لنقل إلكترون من سطح الكرة )س( إلى جول ) الكرة )ص( ( سطوح تساوي اجلهد 2. )س ص( سطحان من سطوح تساوي الجهود )د ه ج( نقاط موجودة على السطحين " كما في الشكل المجاور" فإذا كان ( جد = 22 فولت ) )جو =- 32 فولت( احسب. 1( فرق الجهد بين النقطتين ( و ه ) 2( الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها ( 2 ميكروكولوم( من النقطة )ه ) إلى النقطة ( و ) 83

85 ما المقصود بالسعة الكهربائية مقياسا لقدرة الجسم على تخزين الشحنات الكهربائية. 1. كمية الشحة الالزمة لرفع جهد جسم ما بمقدار واحد فولت. 2. اذكر العالقة بين حجم الموصل ومقدار الشحنة الكهربائية موضحا ذلك بتجربة تثبت صحة العالقة العالقة طردية كلما ازد حجم الموصل ازدت الشحنة المتواجدة عليه. التوضيح / احضر موصلين مختلفين في الحجم. عرض الموصلين لجهاز مولد فاندي غ ارف وقم بشحنه أي عرض الموصلين لنفس الجهد الكهربائي. قرب الموصلين كال على حدى إلى كشاف كهربائي نجد أن الموصل األكبر حجما عند تقربيه من الكشاف الكهربائي تتباعد ورقتا الكشاف عن بعضها بصورة أكبر من الموصل اآلخر. اذكر الصيغة الرياضية للسعة الكهربائية موضحا دالالت المعادلة س = سعة المواسع ش = شحنة الموصل " كولوم" ج = جهد الموصل " فولت " اذكر وحدة قياس السعة الكهربائية اذكر الخصائص التي تمتاز بها السعة الكهربائية كولوم فولت = فا ارد السعة الكهربائية دائما موجبة. ثابتة في المقدار للجسم الواحد تعتمد على األبعاد الهندسية للجسم والوسط الذي يتواجد فيه علل / السعة الكهربائية دائما موجبة 68

86 01- بيكوفاراد = نانوفاراد = 01 مضاعفات الفا ارد 6- ميكروفاراد = 01 فاراد فاراد فاراد )931 الكتاب المدرسي ص ( ما المقصود بالفا ارد ) 931 الكتاب المدرسي ص ( في المثال السابق * في المثال السابق ماهي العوامل التي يعتمد عليها من المثال السابق حدد وحدة قياس ثابت النفاذية * السعة الكهربائية لموصل كروي للوسط ما المقصود بالمواسع الكهربائي عنصر من عناصر مكونات الدائرة لكهربائية يستخدم لتخزين الشحنات الكهربائية لحين الحاجة إليها وتتواجد في معظم الدا ارت الكهربائية وااللكترونية. مما يتكون المواسع الكهربائي يتكون من موصلين تفصل بينهما مادة عازلة مثل الهواء والبالسيتيك... 68

87 ما هي أنواع المواسعات ذو اللوحين مبينا رموزهما مواسع ثابت المقدار مواسع متغير المقدار وصف المواسع ذو الصفيحتين المتوازيتين. 0. صفيحتين متوازيتين مساحة كل منهما ( أ ) والبعد بينهما )ف(. 1. عند الشحن كل صفيحة تحمل شحنة كثافتها السطحية للطرف الموجب مساوية للكثافة السطحية للشحنة للصفيحة السالبة. سؤال اثبات أثبت أن سعة مواسع ذو لوحين متوازيين تتعين من العالقة : س 0 ف أ

88 سؤال/ ادرس العالقة السابقة ثم وضح العوامل الذي يعتمد عليها سعة مواسع ذو صفيحتين متوازيتين سؤال / بدون الرسم أثبت باستخدام قانون غاوس أن مواسع ذو اللوحين يتعين من العالقة : س 0 ف أ سؤال / علل : المسافة بين اللوحين صغيرة جدا مقارنة مع مساحة أحد اللوحين الكتاب المدرسي ص ( 941 ) أ. انقاص المسافة ( ف( ب. مضاعفة مساحة كل صفيحة بحيث تصبح ) 2 أ( ج. مضاعفة فرق الجهد بين الصفيحتين ) 941 الكتاب المدرسي ص ( 68

89 ) 941 الكتاب المدرسي ص ( وضح في نقاط آلية شحن المواسع 0. نكون الدارة الموضحة بالشكل المجاور. 1. نغلق الدارة فنجد أن الشحنات السالبة الموجودة على الصفيحة المتصلة بالقطب الموجب تنتقل عبر البطارية إلى الصفيحة المتصلة بالقطب السالب. 3. يصبح اللوح المتصل بالقطب الموجب للبطارية مشحون بشحنة موجبة واللوح المتصل بالقطب السالب للبطارية مشحون بشحنة سالبة. 4. تستمر عملية نقل الشحنات السالبة إلى أن يتولد بين قطبي المواسع جهد كهربائي يساوي الجهد الموجود بين طرفي البطارية ويعاكسه. لشحن مواسع يلزم بذل شغل على الشحنات " من قبل البطارية مثال " لنقلها وتخزينها في المواسع وهذا يعني أن طاقة وضع كهربائية تخزن في المواسع مقدارها يساوي مقدار الشغل المبذول لشحن المواسع لتعين مقدار الشغل المبذول لنقل الشحنة الكهربائية " شحن المواسع " نستعين بالتمثيل البياني بين الشحنة "ش" والجهد الكهربائي "ج" من العالقة " ش = س ج " حيث نجد أن العالقة بينهما طردية وتمثل بيانيا على الشكل التالي : مساحة الشكل أسفل المنحنى تساوي عدديا الشغل المبذول في شحن المواسع ويساوي مساحة المثلث أي أن : ش غ 1 ش ج 2 بما أن الشغل يساوي طاقة الوضع من نظرية الشغل والطاقة إذن 89

90 ط و 1 ش ج 2 ط أو و 1 س ج 2 و ط أو 2 1 ش 2 س 2 حيث أن : ش = شحنة المواسع ج = جهد المواسع س = سعة المواسع ) 943 الكتاب مثال )2( ص ( المدرسي 111 مواسع سعته ( 8 ميكروفا ارد ) متصل مع مصدر لفرق الجهد مقدارها ( فولت ) فإذا علمت أن المسافة بين صفيحتيه ) 1 مم( والوسط العازل بينهما هو الهواء احسب : أ. الطاقة المختزنة فيه الكتاب المدرسي ص ( 941 ) ب. شحنته العظمى ج. المجال الكهربائي بين صفيحتيه

91 المواسع المنفصل والمواسع المتصل مع البطارية : ماذا يحدث للكميات الفيزيائية عند تغير المسافة بين لوحي المواسع الكهربائي في الحاالت التالية : وجه المقارنة المواسع المنفصل عن البطارية المواسع المتصل عن البطارية القيمة الثابتة الشحنة ثابتة. )ش( المجال الكهربائي ثابت.)م( الجهد الكهربائي ثابت )ج( الجهد الكهربائي. )ج( الشحنة الكهربائية. )ش( القيم المتغيرة السعة الكهربائية. )س( الطاقة المختزنة.)ط( المجال الكهربائي. )م( السعة الكهربائية. )س( الطاقة المختزنة. )ط( ) 941 الكتاب المدرسي ص ( أ. شحنة المواسع د. المجال الكهربائية بين لوحي المواسع ب. سعة المواسع ه. الطاقة المختزنة في المواسع ج. فرق الجهد بين لوحي المواسع

92 ) 941 الكتاب المدرسي ص (

93 ش= الماهر في الفيزياء الهدف من توصيل المواسعات : الحصول على مواسع يكافئ المواسعات المتصلة بالدارة وتقوم بنفس األداء والكفاءة. طرق توصيل المواسعات : وجه المقارنة التوصيل على التوالي التوصيل على التوازي التوصيل بالرسم الجهد الكهربائي = ج 1 = ج 2 = ج 3 3 الكمية الفيزيائية الثابتة الشحنة الكهربائية شم =ش 1 ش= جم 2 الكمية الفيزيائية المتغيرة المواسعة المكافئة الجهد الكهربائي " يتوزع بنسب عكسية مع مقدار المواسع الشحنة الكهربائية " يتوزع بنسب طردية مع مقدار المواسع مالحظات المواسعة المكافئة أصغر من أصغر مواسعة معطاة. إذا اتصلت مجموعة من المواسعات المتساوية على التوالي فإن المواسعة المكافئة تتعين من العالقة : م س ن س المواسعة المكافئة أكبر من أكبر مواسعة معطاة. إذا اتصلت مجموعة من المواسعات المتساوية على التوالي فإن المواسعة المكافئة تتعين من العالقة : س م ن س 89

94 ) 921 الكتاب المدرسي ص ( 89

95 ) 941 الكتاب المدرسي ص ( ) 941 الكتاب المدرسي ص ( 88

96 ) 941 الكتاب المدرسي ص ( ) 941 الكتاب المدرسي ص ( 88

97 ) 941 الكتاب المدرسي ص ( 86

98 ) 941 الكتاب المدرسي ص ( 88

99 ) 941 الكتاب المدرسي ص ( 999

100 ش 1 الماهر في الفيزياء ورقة عمل السؤال األول : اختر اإلجابة الصحيحة السعة الكهربائية والمواسعات 0( الكمية الفيزيائية التي قيمتها دائما موجبة. د. الشحنة الكهربائية ج. المواسعة الكهربائية ب. الجهد الكهربائي أ. طاقة الوضع الكهربائي ) فإن موسعة الموصل األول تكون 1( موصالن كرويان متماثالن شحن األول بشحنة مقدارها )ش( وشحن الثاني بشحنة ( مساوي د. أربعة أمثال مواسعة الثاني. ج. مواسعة الثاني ب. نصف مواسعة الثاني أ. مثلى مواسعة الثاني 3( عند زيادة المسافة بين لوحي المواسع ذو اللوحين المتوازيين غير متصل بمصدر جهد كهربائي فإن الكمية التي تبقى ثابتة للمواسع هي : د. الجهد ج. المواسعة ب. الشحنة أ. الطاقة 4( إذا وصل مواسع ذو لوحين متوازيين ببطارية إذا ضاعفنا المسافة بين لوحيه فإن المجال الكهربائي د. يزداد إلى أربعة أضعاف ج. يزداد إلى الضعف ب. يقل إلى النصف أ. ال يتغير 5( مواسع ذو لوحين متوازيين سعته ( س( إذا ضاعفنا مساحة أحد اللوحين وأنقصنا المسافة الفاصلة بينهما إلى النصف فإن سعته تصبح : د. 2 س ج. 4 س س س ب. أ ( تمثل مساحة الشكل أسفل منحنى التمثيل البياني بين الجهد والشحنة الكهربائية عدديا د. مساحة أحد ألواح المواسع مقلوب المواسع ب. الشغل الالزم لشحن المواسع أ. المواسعة 7( مواسع ذو لوحين متوازيتين مساحة كل منهما ) 011 سم 1 ( يفصل بينهما ) 0 ملم( هواء إن سعته تساوي فاراد د فاراد ج فاراد ب فاراد أ ( الطاقة الكهربائية المختزنة في مواسع سعته ) فاراد ) وجهده ( 011 فولت ) تساوي د جول جول ج جول ب جول أ ( ضوعفت الشحنة على مواسع مشحون إن إحدى النتائج التالية خاطئة حددها د. تزداد الطاقة المختزنة 4 أمثال ج. تبقى سعته ثباتة ب. تتضاعف الطاقة المختزنة به أ. يتضاعف جهد المواسع 01( مواسع سعته ( 11 ميكروفاراد( وجهده ( 011 فولت ) وصل طرفاه بمواسع آخر غير مشحون فأنخفض جهد المجموعة إلى )81 فولت( فإن سعة المواسع الثاني تساوي : فاراد د فاراد ج فاراد ب فاراد أ ( وصل مواسعان على التوالي مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها )01 فولت ) فكان فرق الجهد بين طرفي المواسع األول ) 4 فولت( إذا كانت سعة الثاني ( فاراد( فإن سعة األول تساوي فاراد د فاراد ج فاراد ب فاراد أ ( إحدى العالقات التالية صحيحة بالنسبة لموصل مشحون : د. ج = س ش ج. س = ش +ج ب. س = ش ج أ. س = ش ج 03( جميع ما يلي يكافئ وحدة الفاراد ماعدا: د. ثانية / أوم ج. جول / فولت 1 ب. جول / فولت أ. كولوم / فولت 04( عندما نقول أن الجهد الكهربائي عند النقطة )أ( الواقعة في مجال كهربائي يساوي )- 5 فولت( فإن ذلك يعني أن : 05( إذا كان سعة كل من المواسعات في الشكل المجاور معطاة بالميكروفاراد فإن السعة المكافئة للمجموعة هي : ب. 03 ميكروفاراد أ. 6 ميكروفاراد د. 1.8 ميكروفاراد ج. 17 ميكروفاردا 06( أنقصت شحنة كرة معزولة بمقدار ) 31 ميكروفاراد( فنقص جهدها من ( 51 فولت ) إلى ) 41 فولت( لذلك فإن السعة الكهربائية لهذه الكرة تساوي ب. 01 ميكروفاراد أ. 3 ميكروفاراد د. 91 ميكروفاراد ج. 05 ميكروفاراد ميكروفاراد ) يجب أن يكون قطرها مساوي 3-07( حتى تكون السعة الكهربائية لكرة معدنية في الهواء مساوية ( 01 د. 36 م ج. 17 م ب. 08 م أ. 9 م 999

101 08( وصلت على التوالي ثالثة مواسعات سعاتها ( 1 1 ) ( ) ميكروفاراد فتكون السعة المكافئة لها : ) ميكروفاراد 9 ج. 9 ميكروفاراد د. ( 1 ( ) أ. ( ) ميكروفاراد ب. ( ) ميكروفاراد ( السعة المكافئة للمواسعات الثالثة الموضحة بالشكل تساوي : ب. 01 ميكروفاراد أ. 4.1 ميكروفاراد د ميكروفاراد ج. 8.5 ميكروفارد ) 11 إذا وصل مواسعان متساويا السعة على التوالي كانت سعتهما المكافئة ) 0 ميكروفاراد( فإذا وصال على التوازي كانت السعةالمكافئة لهما : ب. 1 ميكروفاراد أ. 0 ميكروفاراد د ميكروفاراد ج. 4 ميكروفاراد 10( إذا وصل مواسعان متساويا السعة على التوازي كانت سعتهما المكافئة ( 8 ميكروفاراد ) فإذا وصال على التوالي تكون سعتهما المكافئة : ج. 1 ميكروفاراد د. 1.5 ميكروفاراد أ. 8 ميكروفاراد ب. 4 ميكروفاراد 11( مواسع شحنته ( 1.1 كولوم ) جهده ( 41 فولت ) فإذا أصبح جهده ( 36 فولت ) فإن الشحنة التي يفقدها تساوي : ج كولوم 1.08 كولوم أ كولوم ب كولوم 13( مواسع ذو لوحين متوازيين مشحون إذا زيدت المسافة بين اللوحين ( مع ثبوت الشحنة ) فإن فرق الجهد بين اللوحين يتغير بتغير المسافة تبعا للمنحنى ب أ 14( الشحنة الكلية لمجموعة المواسعات الموصلة بين ( د و ) تساوي : ب ش 3. ش 1 + أ ش 1. ش 0 + ش 0 ش+ 4 د. ج ش 4. ش 1 + ) 11 إذا وصل مواسعان متساويا السعة على التوالي كانت سعتهما المكافئة ) 0 ميكروفاراد( فإذا وصال على التوازي كانت السعةالمكافئة لهما : ب. 1 ميكروفاراد أ. 0 ميكروفاراد د ميكروفاراد ج. 4 ميكروفاراد ج. د. السؤال الثاني: اذكر المصطلح العلمي : ) مقياسا لقدرة الجسم على تخزين الشحنات الكهربائية. ( )0 كمية الشحنة الالزمة لرفع جهد جسم ما بمقدار واحد فولت. سعة مواسع يحتاج شحنة مقدارها ) 0 كولوم( لرفع جهده )0 فاراد( ) ( ) ( )1 )3 999

102 عنصر كهربائي يستخدم لتخزين الشحنات الكهربائية لحين الحاجة إليها وتتواجد في معظم األجهزة الكهربائية. ) ( ) السؤال الثالث : علل لما يأتي :.. السعة الكهربائية دائما موجبة. زيادة سعة المواسع كلما قلت المسافة بين اللوحين للمواسع ذو اللوحين المتوازيين زيادة سعة المواسع كلما زادت مساحة أحد اللوحين للمواسع ذو اللوحين المتوازيين المسافة بين اللوحين صغيرة جدا مقارنة مع مساحة أحد اللوحين السؤال الرابع : أجب عن األسئلة التالية السعة الكهربائية 0( موصل كروي نصف قطره ) 3 سم( وفرق الجهد بينه وبين األرض يبلغ )31 فولت( احسب : فاراد( أ. مواسعة الموصل الكروي. ( ب. شحنة الموصل الكروي. ( كولوم( ج. طاقة الوضع المخزونة فيه. ( جول ) 1( مواسع كهربائي ذو لوحيين متوازيين مساحة كل منهما ( 011 سم 1 ( المسافة بينهما ) 0 مم( وصل لوحا المواسع مقدارها )011 فولت ) فإذا كان الهواء هو الوسط الفاصل بين اللوحين احسب : بفرق جهد فاراد( أ. مواسعة المواسع. ( ب. شحنة المواسع. ( كولوم( 8 3( مواسع ذو لوحين متوازيين مقدار الشحنة على كال اللوحين )53 ميكروكولوم ) ما شدة المجال الكهربائي بين اللوحين حتى تكون فولت / م ) 5 مواسعة المواسع ) ميكروفاراد( على اعتبار ان المسافة بين اللوحين ) 0 سم (. ( ( وصل مواسع كهربائي ذو لوحين متوازيين البعد بينهما ) م( مع فرق جهد مقدارها )24 فولت( حتى شحن كليا اعتمادا على الرسم البياني المجاور الذي يمثل العالقة بين جهد المواسع وشحنته احسب: فا ارد(.1 مواسعة المواسع الكهربائي. ( جول( 2. الطاقة الكهربائية المختزنة في المواسع.) المجال الكهربائي بين لوحي المواسع. ( نيوتن/كولوم( فا ارد( وصل لوحاه بفرق جهد مقداره )21 فولت ) إذا علمت أن المسافة 4( مواسع كهربائي دو لوحين متوازيين مواسعته ) بين لوحية ( الشحنة على كل من لوحيه ( 01 م ) والوسط الفاصل بينهما هواء احسب : م ) كولوم( ب. مساحة أي من لوحيه (

103 5( مواسع )س 0 ( مشحون مواسعته )1 ) 4 ميكروفاراد( احسب : ميكروفاراد( وجهده )05 فولت ) وصل مع مواسع آخر )س 1 ( غير مشحون ومواسعته 0. جهد المواسع )س 1 ( بعد التوصيل. ( 5 فولت( 1. مقدار التغير في الطاقة الكهربائية المختزنة في المواسع )س 0 (. ( جول ) توصيل املواسعات 0( احسب المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات التالية علما بأن مواسعتها مقدرة بالميكروفا ارد 1( وصلت أربعة مواسعات متساوية السعة على التوالي مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها )12 فولت( وكانت الشحنة على إحداها 48( ميكروكولوم( فاحسب : جول( ب. الطاقة المختزنة في كل منها. ( فا ارد( أ. السعة لكل مواسع. ( ( إذا وصلت ثالث مواسعات سعة كل منها )0 نانوفا ارد ) مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها )21 فولت( احسب : فا ارد( الشحنة الكلية عندما تكون السعة المكافئة لها أكبر ما يمكن. ( أ. فا ارد( الشحنة الكلية عندما تكون السعة المكافئة لها أقل ما يمكن. ( ب. أب ) 9( يبين الشكل المجاور مجموعة من المواسعات الموصلة معا وقيم مواسعاتها كولوم ) معطاة بالميكروفا ارد فإذا كانت شحنة المواسع س 1 )ش = احسب ما يأتي : 1( المواسعة المكافئة للمجموعة. ( 3 ميكروفا ارد ) )2 فرق الجهد ( ج. ( 41 فولت ) 999

104 11( يبين الشكل مجموعة من المواسعات الموصلة معا إذا كانت شحنة كولوم( احسب : المواسع )س ) 1 تساوي ( 0- فا ارد(.1 المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات. ( كولوم 12 فولت ).2 شحنة وجهد المواسع ( س ) 3. ( ( يبين الشكل المجاور مواسعين متصلين معا على التوالي وموصلين إلى مصدر فرق جهد كهربائي )ج ) معتمدا على القيم الواردة على الشكل واذا علمت أن ق ارءة الفولتميتر )V( تساوي )01 فولت ) دون االستعانة بالمواسعة المكافئة للمجموعة احسب : كولوم(.1 الشحنة الكلية في الدارة. ( فرق جهد المصدر ( ج ). ( 81 فولت ) جول ) 3. الطاقة الكلية المختزنة في المجموعة. ) احسب المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات بين النقطتين ( د ه ) علما أنها )12 متساوية وقيمة كل منها ( 2 مايكروفا ارد(. )274 مايكروفا ارد( 13( اعتمادا على البيانات المبينة على الشكل المجاور واذا علمت أن ج )ه ك ) = 21 فولت احسب : 1. فرق الجهد بين طرفي المصدر الكهربائي. )31 فولت ) جول ) الطاقة المختزنة في المواسع ( س ) 3. (

105 601

106 وضح من خالل مخطط سهمي أقسام المواد الصلبة ما هي ممي ازت المواد شبه الموصلة 1. مقاومتها النوعية أكبر بكثير من المقاومة النوعية للمواد الموصلة وأقل بكثير من المقاومة النوعية للمواد العازلة. 2. مقاومتها تقل مع ارتفاع درجة الح اررة. 3. عدد االلكترونات الحرة في المواد شبه الموصلة أقل منها في المواد الموصلة أكثر منها في المواد العازلة. مالحظات : 1. العالقة بين قيمة المقاومة والعوامل التي تعتمد عليها المقاومة للمادة : م ل أ 601

107 2. المعامل الح ارري يعرف : بأنه مقدار الزيادة أو النقص في المقاومة لكل درجة سلسيوس. 3. العالقة بين المعامل الح ارري ومقامته مع إزدياد درجة الح اررة : وجه المقارنة المادة الفلزية المادة شبه فلزية مقاومة المادة تزداد تقل قارن في جدول بين المواد الموصلة من حيث : المقاومة النوعية أ. ب. العالقة بين المقاومة ودرجة الح اررة. ج. عدد االلكترونات الحرة. اخلاصية مواد موصلة مواد شبه موصلة مواد عازلة المقاومة النوعية ( صغيرة متوسطة كبيرة ) ρ العالقة بين المقاومة ودرجة الح اررة طردية عكسية عكسية على درجات ح اررة مرتفعة عدد االلكترونات الحرة كبيرة متوسطة صغير 601

108 تميهد : )1 )2 تشكل هذه النظرية األساس لفهم ظواهر التوصيل الح ارري والكهربائي في المواد الصلبة. كل ذرة تحتوي على عدد من االلكترونات السالبة الشحنة وتتوزع هذه رئيسية بحيث كل مدار يتشبع بإلكترونات تبعا للعالقة الرياضية ( ع= االلكترونات حول أنوية الذ ارت في مدا ارت 2 2 ن (. )3 )4 )5 كل مدار يحتوي على مستويات فرعية تعطى بالرموز ( s ) f d p وكل مستوى من هذه المستويات يتسع إلى عدد محدود من هذه االلكترونات. يمتلك االلكترون طاقة في هذه المستويات يختلف عن المستوى األخر. ال يمكن أن يتواجد االلكترون بين أي مستوي " فجوة الطاقة " وانما يتواجد دائما في أحد هذه المستويات. تعريف أحزمة الطاقة : هي الطاقة التي تمتلكها الكترونات المدا ارت األخيرة ادرس الشكل المجاور موضحا ماذا تالحظ في مجموعة من المدار ات المتقاربة. أ. عندما تكون الذ ارت المنفردة بعيدة عن بعضها البعض تمتلك كل واحدة منها مستويات طاقة متشابهة. ب. إذا أصبحت ذرتان قريبتين من بعضهما فإن االلكترونات تتأثر في كل ذرة بالقوى الكهربائية للذرة المجاورة.) ال نستطيع أن نعتبر أن االلكترون تابع ألحدى الذرتين فقط ) ت. عندما يكون عدد الذ ارت كبير يصبح لدينا أعداد كبيرة من مستويات الطاقة المتداخلة. من الشكل السابق ماذا تسمى المنطقة بين المستوين وما تعريفها المنطقة التي بين المستوين تعرف بفجوة الطاقة هي المنطقة الموجودة بين الحزمتين وهي تعبر عن مقدار الطاقة التي تلزم لاللكترونات الموجودة في حزمة التكافؤ حتى تنتقل إلى حزمة التوصيل ما هي العوامل التي تعتمد عليها اتساع حزمة الطاقة 1. الترتيب االلكتروني للمادة 2. التركيب البلوري للمادة 601

109 عدد أحزمة الطاقة التي تتكون منها المادة موضحا ذلك بالرسم حزمة التوصيل:هي أعلى حزمة للطاقة في الذرة وهي المسئولة عن توصيل أو عدم توصيل المادة للتيار الكهربائي. حزمة التكافؤ:هي حزمة الطاقة التي يأتي ترتيبها في الذرة وفي الطاقة تحت حزمة التوصيل مباشرة حيث يفصل بينها وبين حزمة التوصيل فجوة الطاقة. كيف تصبح المادة موصلة للتيار الكهربائي تصبح موصلة للتيار الكهربائي عندما تمتص المادة جزء من الطاقة يعتمد على نوع المادة فيدفع االلكترونات من االنتقال من حزمة التكافؤ إلى حزمة التوصيل عندها تصبح المادة موصلة للتيار. قارن في جدول بين المواد العازلة والمواد شبه موصلة والمواد الموصلة من حيث : 1. عدد االلكترونات في حزمة التكافؤ 5. آلية انهيار العزل 4. الطاقة التي يحتاجها االلكترون 2. عدد االلكترونات في حزمة التوصيل 7. التوضيح بالرسم 6. المعامل الح ارري للمقاومة وجه املقارنة املواد العازلة املواد شبه املوصلة املواد املوصلة عدد االلكرتونات يف حزمة التكافؤ ممتلئة ممتلئة ممتلئة عدد االلكرتونات يف حزمة التوصيل فارغة فارغة ممتلئة جزئيا الطاقة التي حيتاجها االلكرتون كبيرة قليلة قليلة آلية انهيار العزل حرارة عالية أو مجاالت كهربائية كبيرة تسخين تسخين املعامل احلراري للمقاومة سالبة سالبة موجبة التوضيح بالرسم 660

110 تصنيف املواد شبه املوصلة. ما هي أشهر المواد الشبه موصلة استخداما في صناعة االلكترونيات الجرمانيوم والسليكون. اذكر أمثلة للعناصر االلكترونية التي تستخدم في صناعتها المادتين السابقتين الثنائيات ( الدايودات ) الت ارنزستروات الدا ارت المتكاملة. صف تركيب السليكون والجرمانيوم تبعا ألحزمة التكافؤ حزمة التكافؤ في كل منهما مملوءة بااللكترونات أما حزمة التوصيل فهي فارغة من االلكترونات أما فجوة الطاقة بين حزمتي التكافؤ والطاقة فتكون صغيرة جدا. 666

111 بين أثر درجة الح اررة في موصلية أشباه الموصالت درجة احلرارة منخفضة درجة احلرارة مرتفعة ( درجة حرارة الغرفة ) تتصرف كمواد عازلة ألن اإلثارة الح اررية اللكترونات التكافؤ غير كافية النتقالها إلى حزمة التكافؤ تتصرف كمواد موصلة ألن الطاقة الحركية لإللكترونات تصبح أكثر من طاقة الربط مع اإلنوية وعندئذ تكسر ال اربطة التساهمية. ما هو التوزيع االلكتروني لكل من السيليكون والجرمانيوم موضحا اثر ذلك على المادتين 32 p من الشكل المجاور نجد أن أ. يقع كل من السيليكون والجرمانيوم ضمن المجموعة ال اربعة من الجدول الدوري ( العمود ال اربع ). ب. يعتبر عنصري السيليكون والجرمانيوم رباعي التكافؤ أي أن المدار ال اربع يتواجد فيه أربع الكترونات. ت. الميزة السابقة تدفع هاتين المادتين إلى التفاعل مع العناصر األخرى بروابط تساهمية. ث. أما التوزيع االلكتروني لكل من مادتي السليكون والجرمانيوم فهي موضحة بالصورة الجانبية علل / يسمى التركيب الذي يكونه الجرمانيوم أو السيليكون بالتركيب الماسي النه يشبه في تركيبه تركيب بلورة الماس ( 6 ) c 661

112 صف ماذا يحدث إللكترون عندما يتحرر من ذرة مادة شبه الموصلة يتجول بشكل حر داخل المادة. يصبح للذرة التي غادرها اإللكترون ف ارغ يطلق الثقب. تصبح هذه الذرة مشحونة بشحنة موجبة. نتيجة للخطوة السابقة يمكنها أن تجذب إلكترون آخر من ذرة مجاورة آخرى ( كما في الشكل ) بين ماذا يحدث إذا وصلت المادة السابقة بمصدر لفرق الجهد الكهربائي من الشكل نجد أنه عند وضع المادة السابقة بين مصدر لفرق الجهد الكهربائي فإن : 1. تتحرك إلكترونات التكافؤ في اتجاه واحد معاكس التجاه المجال الكهربائي الذي ينشأ من القطب الموجب إلى القطب السالب. 2. تتحرك الثقوب باتجاه المجال الكهربائي كأنها حامالت تحمل الشحنة الموجبة مالحظة / تعتبر االلكترونات والثقوب حامالت للشحنات الكهربائي حيث تعتبر االلكترونات حامالت الشحنة السالبة والثقوب حامالت الشحنة الموجبة. 661

113 هل يغير إضافة الشوائب إلى مادة معينة من خصائصها الفيزيائية نعم يغير من الخصائص الفيزيائية وعلى سبيل المثال أثر إضافة الشوائب على موصلية المادة للكهرباء. بين آلية إضافة الشوائب للمواد الشبه موصلة يتم إضافة كمية صغيرة من المواد الشائبة إلى المادة الشبه موصلة بحيث تستبدل ذرة واحدة من المادة شبه الموصلة بذرة من المادة الشائبة ويكون عدد ذ ارت الشوائب أقل بكثير من ذ ارت المادة شبه الموصلة ( بمعدل ذرة واحدة لكل ( 111 مليون ذرة (( مما يزيد من موصلية المادة الشبه موصلة. ما المقصود بعملية التطعيم عبارة عن عملية إضافة الشوائب إلى المواد الشبه موصلة لزيادة موصليتها. كيف تؤثر عملية التطعيم بالمواد الشائبة على الخصائص الكهربائية للمادة شبه الموصلة يتم التأثير على المادة الشبه موصلة اعتمادا على نوع المادة الشائبة المضافة حيث نجد أن هناك نوعان من. النوع الموجب ) 2 1. النوع السالب المواد الشائبة المستخدمة وهي ( صنف الشوائب المستخدمة في إضافتها للمواد الشبه موصلة 661

114 صنف المواد شبه الموصلة الغير نقية وضح آلية تطعيم بلورة الجرمانيوم بمادة الزرنيخ وبمادة االنديوم أ- ألية تطعيم بلورة اجلرمانيوم مبادة الزنيخ. 1. تحتوي ذرة الزرنيخ على ( 5 إلكترونات ) تكافؤ. 2. تشترك ذرة الزرنيخ بأربعة الكترونات حتى ترتبط مع ذرة الجرمانيوم المجاورة. 3. يبقى إلكترون واحد حر الحركة يبقى يتجول بحرية. 4. تستمر عملية إنتاج أزواج االلكترونات ( تكون الثقوب ( بفعل االستشارة الحرارية حتى يصبح عدد االلكترونات أكثر من عدد الثقوب 5. يطلق على هذه البلورة حينذاك ( مادة شبه موصلة من النوع السالب ) 6. وتسمي ذرات الزرنيخ ( ذرات المجموعة الخامسة ) بذرات مانحة. علل ب- ألية تطعيم بلورة اجلرمانيوم مبادةاألنديوم. 1. تحتوي ذرة االنديوم على ( 3 إلكترونات ) تكافؤ. 2. تشترك ذرة االنديوم بثالثة الكترونات حتى ترتبط مع ذرة الجرمانيوم المجاورة. 3. نتيجة هذا االرتباط ينشأ ثقب واحد في البلورة عن كل ذرة شائبة من هذا النوع. 4. يستطيع هذا الثقب أن يتجول في البلورة مثل الثقوب الناتجة عن االستثارة الحرارية 661

115 5. عدد الثقوب في هذه الحالة أكبر من عدد االلكترونات. 6. يطلق على هذه البلورة حينذاك ( مادة شبه موصلة من النوع الموجب ) 7. وتسمي ذرات االنديوم ( ذرات المجموعة الثالثة ) بذرات المستقبلة. علل البلورة شبه الموصلة غير النقية الناتجة من النوع السالب أو الموجب تكون بشكل عام متعادلة كهربائيا بين السبب ثم بين هل لها القدرة على نقل التيار الكهربائي البلورة شبه الموصلة الغير نقية ( سالبة أو موجبة ) تكون متعادلة ألن ذ ارت الشوائب التي تضاف للمادة نفسها متعادلة كهربائيا. أما قدرتها على نقل التيار الكهربائي فلديها القابلية لنقل التيار الكهربائي بتأثير أي مجال كهربائي خارجي ( البطارية مثال ) حيث ينشأ تيار يسمى تيار اندفاعي في المادة الشبه موصلة من أحد طرفيها وخارجة من الطرف اآلخر عندها االلكترونات تتحرك عكس المجال تاركه خلفها ثقوب أي وكأن الثقوب تتحرك باتجاه المجال وبالتالي توصل هذه المواد التيار الكهربائي وتسمى الجسيمات التي تساهم بصورة أكبر في النقل بالحامالت حيث أن المادة من النوع الموجب تكون الحامالت األكثرية هي الثقوب واألقلية هي االلكترونات أما في المادة من النوع السالب فالحامالت األكثرية هي االلكترونات واألقلية هي الثقوب. 661

116 ما المقصود بالوصلة الثنائية N السالب. هي المنطقة المشتركة بين مادتين شبه موصلتين واحده من النوع P الموجب والثانية من النوع صف ماذا يحدث عند تطعيم أحد أط ارف المادة شبه الموصلة نقية بذ ارت مانحة الطرف اآلخر بذ ارت مستقبلة تحدث عملية تسمى عملية االنتشار وهي انتقال االلكترونات من المادة شبه الموصلة السالبة إلى المادة شبه الموصلة الموجبة لتتحد مع الثقوب الموجودة فيه وبنفس الطريقة تنتشر الثقوب من الطرف الموجب إلى الطرف السالب لتتحد مع االلكترونات الموجودة فيه فنتيجة هذه العملية يتولد تيار لفترة قصيرة يسمى تيار االنتشار. ما المقصود بكل من / أ. ب. عملية االنتشار / عملية انتقال حامالت الشحنة ( الثقوب أو االلكترونات ) عبر الوصلة الثنائية عند تطعيم طرفي المادة الشبه الموصلة بمادتين مختلفتين. تيار االنتشار / وهو تيار عابر ينشأ لفترة زمنية قصيرة جدا عند تكون الوصلة الثنائية ناتج عن نقل االلكترونات من المادة السالبة إلى المادة الموجبة. مالحظة / بما أن الطرفين كان متعادال كهربائيا رغم احتوائهما على تركيز من حامالت الشحنة الحرة سواء سالبة أو موجبة إال أنه بعد عملية االنتشار يصبح الطرف السالب محتويا على فائض من الشحنات الموجبة والطرف الموجب يصبح محتويا على فائض من الشحنات السالبة. فنتيجة عملية النقل هذه ينشأ مجال كهربائي داخلي يتجه من منطقة ( النوع السالب ) إلى منطقة ( النوع الموجب ) وتنشأ منطقة فاصلة بين الشحنات الموجبة والسالبة تسمي بطبقة النفاد. ما المقصود بكل من / أ. طبقة النفاد / هي المنطقة الفاصلة بين الثقوب وااللكترونات الحرة المنتشرة على طرفي الوصلة وهي منطقة رقيقة جدا يبلغ سمكها حوالي ميكرومتر ) ( ب. حاجز الجهد / هو فرق الجهد المتكون على جانبي طبقة النفاذ بسبب حركة الثقوب وااللكترونات تصل إلى بضعة أعشار من الفولت. ما وظيفة حاجز الجهد يمنع مزيدا من االنتشار خالل الوصلة الثنائية أي تقوم بعملية وقف نقل ( الثقوب وااللكترونات ) )1 661

117 ماذا يحدث لو تم وصل جهد خارجي خالل الوصلة الثائية باستخدام بطارية مثال سوف ينشأ عن هذا الجهد مجال كهربائي خارجي قد يسبب في زيادة حاجز الجهد أو نقصانه وهذا يعتمد على نوع التوصيل لذلك يوجد عندنا توصيالن وهما التوصيل األمامي ( انحياز أمامي ) والتوصيل العكسي ( انحياز عكسي ) قارن في جدول بين االنحياز األمامي واالنحياز العكسي من حيث : وجه املقارنة احنياز أمامي احنياز عكسي 1. شكل التوصيل يتصل القطب الموجب من البطارية بالقطب الموجب من الوصلة الثنائية والقطب السالب من البطارية بالقطب السالب للوصلة الثنائية. اتجاه المجال الناشئ عن البطارية عكس اتجاه المجال األصلي المتكون في الوصلة الثنائية يقل يتصل القطب الموجب من البطارية بالقطب السالب من الوصلة الثنائية والقطب السالب من البطارية بالقطب الموجل للوصلة الثنائية. اتجاه المجال الناشئ عن البطارية بنفس اتجاه المجال األصلي المتكون في الوصلة الثنائية يزداد 2. اجتاه اجملال 3. حاجز اجلهد تنتقل الشحنات عبر حاجز الجهد تمنع مرور الشحنات عبر حاجز الجهد 4. النتيجة 5. مقاومة التيار صغيرة جدا كبيرة جدا 661

118 حل أسئلة الفصل األول / أشباه املوصالت 1. اكتب المصطلح العلمي الذي تعبر عنه كل من العبا ارت التالية : 1. ( مقاومية الموصل ) مقاومة موصل طوله وحدة الطول واحدة ومساحة مقطعه وحدة مساحة واحدة. 2. ( نظرية أحزمة الطاقة ) نظرية أعطت تفسيرا مقبوال للفروق الفيزيائية بين أألنواع المختلفة من المواد الصلبة 3. ( حزمة التوصيل ) حزمة الطاقة األعلى في المادة الصلبة والتي يمكن أن تتحرك فيها االلكترونات بحرية. 4. ( الثقب ) مصطلح يطلق الفراغ الذي يتركه االلكترون عندما يغادر ذرته األصلية. 5. ( الثقوب ) حامالت الشحنة األكثرية في المادة شبه الموصلة من النوع الموجب. وضح المقصود بكل من المصطلحات التالية :.2 * التطعيم / عملية إضافة الشوائب للمادة شبه الموصلة النقية لزيادة موصليتها. * الذرات المانحة / ذرات تمنح إلكترونات حرة للبلورة وتكون المادة شبه موصلة من النوع السالب. * حزمة التكافؤ / وهي حزمة الطاقة األدني في المادة الصلبة وهي التي تحتوي على االلكترونات في الظروف الطبيعية. * الحامالت األكثرية / الجسيمات التي تساهم بصورة أكبر في عملية النقل وقد تكون ثقوب في المواد الموجبة أو الكترونات المواد السالبة. 3. قارن بين المادة الموصلة والعازلة وشبه الموصلة من حيث : في أ. المقاومة النوعية لكل منها. ب. حزمتي التكافؤ والتوصيل وفجوة الطاقة في كل منها موضحا بالرسم. وجه املقارنة املواد العازلة املواد شبه املوصلة املواد املوصلة المقاومة النوعية كبيرة متوسطة صغيرة عدد االلكترونات في حزمة التكافؤ ممتلئة ممتلئة ممتلئة عدد االلكترونات في حزمة التوصيل فارغة فارغة ممتلئة جزئيا فجوة الطاقة كبيرة جدا صغيرة نسبيا صغيرة جدا جدا التوضيح بالرسم 661

119 4. وضح كيف تتغير موصلية المادة شبه الموصلة : أ. مع درجة الحرارة : درجة حرارة منخفضة تتصرف كمادة عازلة الن الكترونات التكافؤ ال تمتلك طاقة لالنتقال إلى حزمة التوصيل درجة حرارة صفر كلفن ( 273- درجة مئوية ) تتصرف كمادة عازلة الن جميع الكترونات التكافؤ تكون مرتبطة بشكل كامل مع أنويتها. درجة حرارة الغرفة تتصرف كمادة موصلة إلن الكترونات التكافؤ تمتلك طاقة تمكنها لالنتقال إلى حزمة التوصيل. ب. مع إضافة الشوائب. إضافة مادة شائبة تصبح المادة شبه الموصل غير نقية أما من النوع السالب أو النوع الموجب ويكون لديها القابلية لنقل التيار الكهربائي بتأثير أي مجال كهربائي خارجي حيث ينشأ تيار اندفاعي في المادة شبه الموصلة من أحد طرفيها وخارجا من الطرف اآلخر و الشحنات الموجبة تبقى ثابتة فعليا في البلورة فال تتحرك فإن االلكترونات هي التي تشكل التيار االندفاعي في البلورة ويحدث النقل في نوعي المواد شبه الموصلة الغير نقية من حركة كل من الثقوب وااللكترونات. 5. فسر لماذا ال يحدث إضافة ذرة شائبة ذات تكافؤ يختلف عن تكافؤ ذ ارت البلورة شبه الموصلة تغيي ار في الشحنة الكلية للبلورة رغم أنها تصبح من النوع السالب أو الموجب الن ذرات المواد الشائبة التي تضاف إلى المادة الشبه موصلة تكون متعادلة أصال ولكن يكون لديها القابلية في نقل التيار الكهربائي 6. علل : تزداد مقاومة المادة الموصلة عند تسخينها بينما تقل المقاومة للمادة شبه الموصلة عند تسخينها. الن المادة الموصلة ذات معامل حراري موجب بينما المادة شبه الموصلة ذات معامل حراري سالب. أجب بوضع إشارة )( أمام العبارة الصحيحة واشارة )( أمام العبارة الخاطئة : )( )( )( )( )( )( المادة شبه الموصلة هي ذات معامل حراري سالب. جميع الفلزات تتساوي في درجة توصيلها للكهرباء. اإللكترون الموجود في مستوى معين لذرة منفردة أسهل له أن ينتقل إلى مستوى طاقة أعلى من الكترون مشابه في ذره مشابهة موجودة ضمن تجمع من الذرات المتقاربة المادة شبه الموصلة النقية في درجات حرارة منخفضة جدا يمكن اعتبارها كمادة عازلة. في المادة شه الموصلة تكون حزمتا التكافؤ والتوصيل متداخلتين. مقدار فجو الطاقة للجرمانيوم ال تتغير بتغير درجة الحرارة

120 8. قارن بين المواد شبه الموصلة من النوع السالب والمواد شبه الموصلة من النوع الموجب من حيث : أ. نوع الشوائب المستخدمة في كل منهما ب. حامالت الشحنة األكثرية في كل منهما. النوع املوجب النوع السالب وجه املقارنة نوع الشوائب حاالت الشحنة األكثرية خماسية التكافؤ االلكترونات الحرة ثالثية التكافؤ الثقوب 9. أ. وضح كيف يتم انتاج الوصلة الثنائية يتم أثناء صناعة البلورة بتطعيم المادة شبه الموصلة النقية بشوائب ( خماسية التكافؤ ) من طرف وتطعيمها بشوائب ( ثالثية التكافؤ ) من الطرف اآلخر. ب. وضح كل من المصطلحات التالية المتعلقة بالوصلة الثنائي: تيار االنتشار/ وهو التيار الناشئ عن نقل االلكترونات من المادة السالبة إلى المادة الموجبة. طبقة النفاد / هي المنطقة الفاصلة بين الثقوب وااللكترونات ( النوع الموجب والنوع السالب ) الحرة المنتشرة على طرفي ميكرومتر ). الوصلة وهي منطقة رقيقة جدا يبلغ سمكها حوالي ( 11-4 حاجز الجهد / هو فرق الجهد المتكون على جانبي طبقة النفاذ بسبب حركة الثقوب واللكترونات يعمل على منع عملية االنتشار خالل الوصلة الثنائية تصل إلى بضعة أعشار من الفولت. 11. ما الفرق بين االنحياز األمامي والعكسي للوصلة الثنائية من حيث أ. طريقة التوصيل. ب. أثر كل منهما على / حاجز الجهد مقاومة الوصلة الثنائية طبقة النفاد. وجه املقارنة طريقة التوصيل حاجز اجلهد احنياز أمامي يتصل القطب الموجب من البطارية بالقطب الموجب من الوصلة الثنائية والقطب السالب من البطارية بالقطب السالب للوصلة الثنائية. يقل احنياز عكسي يتصل القطب الموجب من البطارية بالقطب السالب من الوصلة الثنائية والقطب السالب من البطارية بالقطب الموجل للوصلة الثنائية. يزداد مقاومة الوصلة الثنائية صغيرة جدا كبيرة جدا طبقة النفاد صغيرة كبيرة 616

121 611

122 وضح من خالل مخطط سهمي أقسام المواد الصلبة صف تركيب الثنائي شبه الموصل وصلة ثنائية تشكل من بلورة الجرمانيوم أو السليكون النقي. تطعم جزء من البلورة بشوائب ثالثية التكافؤ والجزء األخر خماسية التكافؤ. يتصل كل طرف من البلورة بواسطة سلك موصل إلى خارج الجسم الثنائي. يتم تغليف البلورة بغالف بالستيكي محكم اإلغالق لمنع الرطوبة في الدخول داخل البلورة اذكر الرمز الذي يدل على ثنائي شبه الموصل موضحا دالالت أط ارفه يرمز لثنائي شبه الموصل كما في الشكل ( ).حيث أن المثلث يمثل الطرف الموجب ( المصعد أو األنود ) الخط المستقيم على رأس المثلث يمثل الطرف السالب ( المهبط أو الكاثود (. 321

123 سؤال حدد اتجاه التيار االصطالحي في الثنائي شبه الموصل مع توضيح ذلك بالرسم اتجاه التيار االصطالحي دائما يكون في اتجاه المجال الكهربائي أي من القطب الموجب إلى القطب السالب.. الثنائي شبه الموصل عبارة عن عنصر إلكتروني يمرر التيار في اتجاه واحد.. يبدي مقاومة صغيرة لمرور التيار إذا كان موصل بطريقة االنحياز األمامي.. يبدي مقاومة كبيرة لمرور التيار الكهربائي إذا كان موصل بطريقة االنحياز العكسي. متهيد ادرس الشكلين المجاورين ثم وضح ماذا نستنتج الشكلين المجاورين بمثلين تغير التيار المار خالل ثنائي من الجرمانيوم واآلخر من السليكون مع تغير الجهد المطبق بين طرفيه. التيار في حالة االنحياز األمامي ال يزداد إلى درجة ملحوظة حتى يصبح جهد االنحياز األمامي أكثر من ( 7.0 فولت ) لثنائي السليكون ( 7.0 فولت ) لثنائي الجرمانيوم يسمى الجهد الحرج. حالة االنحياز العكسي ينشأ تيار عن حامالت الشحنة األقلية وهذا التيار يزداد مع زيادة جهد االنحياز إلى النقطة التي تصبح فيه معظم حامالت الشحنة األكثرية غير قادرة على اجتياز الوصلة الثنائية. يصبح التيار خالل الوصلة ثابتا وناتجا فقط عن حامالت الشحنة األقلية يسمى تيار اإلشباع العكسي. تيار اإلشباع العكسي للسليكون أقل بكثير منه للجرمانيوم. وحدات القياس الموضحة في المنحنين للتيار الكهربائي يختلف وهما ( نانوميتر ) للسليكون ( ميكروميتر ) للجرمانيوم. تنشأ زيادة مفاجأة في التيار وذلك عندما يزداد جهد االنحياز العكسي عن قيمة معينة ويسمى هذا الجهد بجهد االنهيار. 324

124 ما المقصود بكل من / الجهد الحرج / فرق الجهد الذي يصاحبه حدوث زيادة سريعة ومفاجئة في شدة التيار الكهربائي للثنائي شبه الموصل. تيار اإلشباع العكسي / وهو التيار خالل الوصلة مقداره ثابتا تقريبا ناتج عن حامالت الشحنة األقلية نتيجة االنحياز العكسي. جهد االنهيار / فرق الجهد العكسي للوصلة الثنائية الذي يحدث عنده انهيار لمقاومة الوصلة وتتلف تلفا دائما. اذكر العوامل التي يعتمد عليها جهد االنهيار. تأثير التكافؤ. تأثير زينر ما المقصود بكل من /. تأثير زينر / في الذرات.. تأثير التكافؤ / التصادم. ينشأ عندما يكون المجال الكهربائي ناشئ عن الجهد الخارجي قويا لكسر بعض الروابط التساهمية ينشأ عن الزيادة في تسارع حامالت الشحنة ولها القدرة على كسر الروابط التساهمية نتيجة تحتاج معظم الدارات االلكترونية الموجودة في األجهزة الكهربائية إلى جهود مستمرة لتشغيلها. معظم األجهزة ال تحتاج إلى طاقة كبيرة لذلك يمكن تشغيلها بوساطة البطارية. أجهزة أخرى وكثيرة تحتاج إلى طاقة كبيرة ويتم تغذيتها من الشبكة العامة للكهرباء والتي تمدنا بتيار متردد. يتم تحويل هذا التيار المتردد إلى تيار مستمر باستخدام دارات تقويم التيار. هناك نوعان من دارات التقويم للتيار سوف نتطرق لهما في هذا العام. متهيد ما المقصود بتقويم التيار عملية يتم فيها تحويل التيار المتردد إلى نبضات كهربائية موحدة االتجاه. 321

125 صنف دا ارت التقويم للتيار المتردد وضح بالرسم فقط دارة التقويم نصف الموجة ا شرح آلية عمل دارة التقويم نصف الموجة يوصل الثنائي الجزء الموجب من التيار المتردد ( انحياز أمامي ). ال يسمح بمرور الجز السالب من التيار المتردد ( انحياز عكسي ). النتيجة مرور التيار فقط خالل الجزء الموجب يمتاز بقيمته متغيرة وموحد االتجاه. ابحث في سلبيات تقويم التيار بهذه الطريقة دون أن تتأثر بهذه السلبيات وما التطبيقات العملية التي يمكن استخدام هذه الطريقة فيها قيمة التيار تتغير من الصفر إلى قيمة عظمى ثم صفر كل نصف دورة. تطبيقاتها ( الجرس مصابيح الزينة ) 321

126 وضح بالرسم فقط دارة التقويم الموجة الكاملة تتكون دارة التقويم الموجة الكاملة كما هو موضح بالشكل من. أربع ثنائيات توصل على شكل قنطرة. مصدر تيار متردد مقاومة الحمل. اشرح بالرسم آلية تقويم الموجة الكاملة من الشكل نجد أن خالل النصف الموجب من الموجة تكون النقطة )أ( موجبة بالنسبة للنقطة ( ب ). الثنائيين ( د 1 د 2 ) يكونا موصلين للتيار ألنهما في حالة انحياز أمامي. الثنائيين ( د 0 د 4 ( غير موصلين ألنهما في حالة انحياز عكسي. يمر التيار ( النصف الموجب من الموجة ) خالل الثنائي ( د 1 ) إلى النقطة ( ج ) ومنها إلى النقطة ( د ) مارا خالل مقاوم الحمل )مل( ثم إلى النقطة ( ه ) ومنها للثنائي ( د 2 ) ليكمل الدارة إلى منبع الجهد المتردد. من الشكل نجد أن خالل النصف السالب من الموجة تكون النقطة )أ( سالبة بالنسبة للنقطة ( ب ). الثنائيين ( د 0 د 4 ) يكونا موصلين للتيار ألنهما في حالة انحياز أمامي. الثنائيين ( د 1 د 2 ( غير موصلين ألنهما في حالة انحياز عكسي. يمر التيار ( النصف السالب من الموجة ) خالل الثنائي ( د 4 ) إلى النقطة ( ج ) ومنها إلى النقطة ( د ) مارا خالل مقاوم الحمل )مل( ثم إلى النقطة ( ه ) ومنها للثنائي ( د 0 ) ليكمل الدارة إلى منبع الجهد المتردد. من الشكلين السابقين نجد أن اتجاه التيار المار عبر مقاومة الحمل )مل( يكون في اتجاه واحد من ( ج د( 321

127 متى اكتشف الت ارنزستور وعلى يد من تم اكتشافه اكشف عام ( 1441 م ) على يد العلماء الثالثة ( شوكلي وبراثن وباردين ) الذين كانوا يعملون في مختبرات بيل الهاتفية. صف تركيب الت ارنزستور يتركب الترانزستور بشكل عام من : مواد شبه موصلة تتكون بشكل أساسي من بلورة السليكون أو الجرمانيوم. تحتوي على ثالث مناطق من المواد شبه الموصلة الغير نقية مرتبة على التوالي. المنطقتان المطرفيتان تكون متماثلتان والتي بينهما مخالفة للطرفين. عدد أنواع الت ارنزستو ارت موضحا رموز ذلك بالرسم ) ) ترانزستور نوع ( م س م ) ( PNP ترانزستور نوع ( س م س ) ( NPN طرفي الترانزستور يتكون من ( المجمع والباعث ) أما المنطقة التي بينهما فتسمى ( بالقاعدة(. اتجاه الباعث في ترانزستور من النوع ( م س م ) يكون في اتجاه القاعدة نحو الداخل علل / منطقة المجمع أكبر من منطقة الباعث الن قدرة ( الطاقة المفقودة ) لمنطقة من الباعث يكون كبير. اتجاه الباعث في ترانزستور من النوع ( س م س ) يكون في اتجاه بعيد عن القاعدة نحو الخارج 321

128 تعالج منطقتا الباعث والمجمع في كال النوعي من أنواع الترانزستور بإضافة المزيد من الشوائب لكي تكتسبا موصلية عالية وتعالج منطقة القاعدة بإضافة كمية قليلة من الشوائب وتكتسب موصلية منخفضة القيمة أساسيات توصيل الترانزستور في الدوائر الكهربائية. إذا كان الترانزستور من النوع ( NPN ) يوصل الباعث بالقطب السالب للبطارية وإذا كان الترانزستور من النوع ( PNP ) يوصل الباعث بالقطب الموجب للبطارية. الخرج من المجمع لذلك يوصل معه مقاومة حمل مناسبة حتى ال يمر خالل الترانزستور تيار كبير فيتلف. يوصل مع القاعدة مقاومة مناسبة تسمى مقاومة اإلنحياز. عندما يكون فرق الجهد بين القاعدة والباعث صغير جدا ( أقل من ) V 7.0 يكون الترانزستور في حالة وصل فيمر فيه تيار كهربائي مناسب خالل الباعث والمجمع. مالحظات س ص ( 961 ) ناقش الفروق الفيزيائية بين تركيب الطبقات الثالث التي يتكون منها الت ارنزستور معلال سبب هذه الفروق الباعث / القاعدة / لتمرر اإللكترونات. المجمع بلورة شبه موصلة من النوع السالب بها شوائب عالية وذات حجم متوسط لتبعث إلكترونات. بلورة شبه موصلة من النوع الموجب بها نسبة قليلة من الشوائب وذات حجم صغير أصغر من الباعث وصممت / بلورة شبه موصلة من النوع السالب بها نسبة شوائب أقل من الباعث وذات حجم كبير وصمتت لتجميع االلكترونات بين آلية توصيل الت ارنزستو ارت في الدوائر الكهربائية يتكون الترانزستور من وصلتي من ( س م ) وهما: ( الباعث القاعدة ) ( المجمع القاعدة ) يتم توصيل الترانزستور في الدوائر الكهربائية في العادة بحيث تكون وصلة ( الباعث القاعدة ) أمامية االنحياز ووصلة ( المجمع القاعدة ) عكسية االنحياز. ) من النوع ( NPN مالحظة الترانزستور الذي سوف ندرس مبدأ عمله يتم التطبيق على الترانزستور من النوع ( PNP ) ألنه األكثر استعماال وبالمثل 321

129 بين مبدأ عمل الت ارنزستور أوال : توصل القاعدة والباعث بجهد ثابت توصيال أماميا ( جهد االنحياز األمامي ) وبالتالي يكون حاجز الجهد بين المنطقتين صغيرا جدا وعلى ذلك تكون مقاومة وصلة الباعث - القاعدة صغيرة ثانيا : يوصل المجمع والقاعدة بجهد ثابت توصيال خلفيا ( جهد االنحياز العكسي ) وبالتالي تكون مقاومة وصلة المجمع - القاعدة عالية نالحظ أن القاعدة تكون موجبة بالنسبة للباعث ويكون المجمع موجبا بالنسبة للقاعدة ثالثا : بما أن القاعدة تحتوي على عدد قليل من الشوائب إذا عدد الفجوات بها يكون منخفضا وبالتالي يكون عدد االلكترونات التي يمأل هذه الفجوات منخفضا رابعا : تمر معظم االلكترونات من الباعث الى المجمع عبر القاعدة وال يمر في القاعدة اال عدد قليل من االلكترونات خامسا : بتطبيق قانون كيرشوف على الترانزيستور يكون شدة تيار الباعث = شدة تيار المجمع + شدة تيار القاعدة علل / يكون تيار المجمع أقل من تيار الباعث وذلك ألن عدد قليل من االلكترونات المارة عبر القاعدة تتحد مع الفجوات الموجودة في القاعدة حيث يقوم مصدر الجهد المتصل بدارة ( الباعث القاعدة ) بتعويض النقص في الفجوات وبالتالي يمر تيار ضعيف في القاعدة ويكون تيار المجمع أقل من تيار الباعث التيار الكلي الذي يدخل إلى الترانزستور يجب أن يكون مساويا للتار الكلي الذي يخرج منه وبالتالي فإن تيار الباعث ( تب ) يساوي مجموع تياري القاعدة )تق( والمجمع )تم(. تيار المجمع يساوي حوالي 7.44 من تيار الباعث أي أن ( تم = 7.44 تب( ( تق = 7.71 تب( يمكن وصف عمل الترانزستور بشكل بسيط حيث تؤدي منطقة الباعث دور الباعث لحامالت الشحنة التي تجمع أخيرا في منطقة المجمع وتقوم منطقة القاعدة بدور القطب الذي يتحكم في قيمة تيار المجمع. للترانزستور استخدامات كثيرة وعديدة في الدارات االلكترونية منها : تكبير اإلشارة المذبذبات مفتاح الكتروني بناء الدارات المنطقية. س ص ( 171 ) مالحظة 311

130 ) 171 الكتاب المدرسي ص ( 313

131 حل أسئلة الفصل / الثاني العناصر االلكرتونية شبه املوصلة 9( وضح بالرسم اإلج ازء التي يتكون منها الثنائي شبه الموصل 2( قارن بين مقاومة ثنائي شبه الموصل عند توصيله بطريقة االنحياز األمامي وعند توصيله بطريقة االنحياز العكسي وارسم دارة لتوضيح ذلك عمليا االحنياز األمامي االحنياز العكسي المقاومة منخفضة المقاومة كبيرة 312