الدرس: 1-9 المجال الكهربائي

1. ما المقصود بالمجال الكهربائي في أي نقطة من الفضاء؟ أذكر العلاقة الرياضية مع ذكر الواحدات؟

المجال الكهربائي هو القوة الكهربائية لوحدة الشحنة المؤثرة في شحنة اختبارية صغيرة موجبة $\left({\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}\right)$ موضوعة في تلك النقطة:

$\mathrm{E}=\frac{\mathrm{F}}{{\mathrm{q}}^{\mathrm{\prime }}}$

حيث:

E: تمثل مقدار المجال الكهربائي مقاساً بوحدة (N/c).

F: مقدار القوة الكهربائية مقاسة بوحدة النيوتن (N)

$\left({\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}\right)$: الشحنة الاختبارية الموجبة مقاسة بوحدات الكولوم (c)

2. كيف يمكنك تمثيل المجال الكهربائي؟

يمكن تمثيل المجال الكهربائي بخطوط وهمية تسمى خطوط القوى الكهربائية حيث أنها تمثل الطريق الذي تسلكه الشحنة الداخلة ضمن ذلك المجال.

3. ما هي صفات خطوط القوى الكهربائية؟

• خطوط وهمية.
• لا تتقاطع بل تتنافر مع بعضها.
• تتوتر متخذة أقصر طول ممكن.
• تنبع عمودياً من سطح الجسم المشحون بالشحنة الموجبة وتنتهي عمودياً عند سطح الجسم السالب الشحنة.

4. ما المقصود بالشحنة الاختبارية؟

الشحنة الاختبارية: هي شحنة موجبة صغيرة المقدار لا تؤثر على الشحنات المتجاورة لها بأية قوة.

5. كيف تعرف مقدار المجال الكهربائي أو كيف تختبر المجال الكهربائي؟

بواسطة شحنة صغيرة موجبة تعرف بشحنة الاختبار توضع في تلك النقطة وتقاس القوة المؤثرة فيها لمعرفة مقدار المجال.

6. ما هي أنواع المجال الكهربائي؟

• المجال غير المنتظم كما في المجال حول الكهربائي حول كرة مشحونة.
• المجال الكهربائي المنتظم وفيه تكون خطوط المجال متوازية مع بعضها وتبتعد عن بعضها بأبعاد متساوية وتكون عمودية كما في شكل المجال بين لوحين متوازيين مشحونين بشحنتين مختلفتين.

7. ما المقصود بالمجال الكهربائي المنتظم؟ وكيف يتولد المجال الكهربائي المنتظم؟

• المجال الكهربائي المنتظم: هو الثابت المقدار والاتجاه بجميع نقاطه.
• يتولد المجال الكهربائي بين لوحين معدنيين مستويين متوازيين مشحونين بشحنتين متساويتين بالمقدار ومختلفتين في النوع.

8. ما هي مميزات خطوط المجال الكهربائي المنتظم؟

• تنبع من الشحنة الموجبة وتتجه الى الشحنة السالبة.
• متوازية مع بعضها.
• تبعد عن بعضها أبعاد متساوية.
• تكون عمودية على اللوحين.

9. ما المقصود بالمجال الكهربائي الغير المنتظم؟

المجال الكهربائي غير المنتظم: هو المجال المتولد بين شحنتين نقطيتين سواء كانتا مختلفتين أو متشابهتين.

10. شحنة كهربائية نقطية موجبة مقدارها (2x10^-9C+) وضعت عند نقطة في مجال كهربائي فتأثرت بقوة مقدارها (4x10^-6N+) ما مقدار المجال الكهربائي في تلك النقطة؟

${\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}=+2\times {10}^{-9}\mathrm{C},\mathbf{F}=4\times {10}^{-6}\mathrm{N},\mathbf{E}=?$

$\begin{array}{r}E=\frac{F}{{\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}}\\ \\ E=\frac{4\times {10}^{-6}}{2\times {10}^{-9}}\\ \\ E=2\times {10}^{-6+9}=2\times {10}^3\mathrm{N}/\mathrm{C}\end{array}$

11. شحنة كهربائية نقطية موجبة مقدارها (3x10^-9C+) وضعت عند نقطة في مجال كهربائي فتأثرت بقوة مقدارها (6x10^-6N+) ما مقدار المجال الكهربائي في تلك النقطة؟

$\begin{array}{r}{\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}=+3\times {10}^{-9}\mathrm{C},\mathrm{F}=6\times {10}^{-6}\mathrm{N},\mathrm{E}=?\\ \\ \mathbf{E}=\frac{\mathbf{F}}{{\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}}=\frac{6\times {10}^{-6}}{3\times {10}^{-9}}\\ \\ \mathbf{E}=2\times {10}^{-6+9}=2\times {10}^3\mathrm{N}/\mathrm{C}\end{array}$

12. شحنة كهربائية مقدارها (2x10^-9C+) وضعت عند نقطة P في مجال كهربائي وكان مقدار المجال الكهربائي 2x10³N/C احسب مقدار القوة الكهربائية المؤثرة فيها.

$\begin{array}{r}{\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}=2\times {10}^{-9}\mathrm{C},\mathbf{F}=?,\mathbf{E}=2\times {10}^3\mathrm{N}/\mathrm{C}\end{array}$

$\mathbf{E}=\frac{\mathbf{F}}{{\mathbf{q}}^{\mathrm{\prime }}}$

$\begin{array}{r}2\times {10}^3=\frac{F}{2\times {10}^{-9}}\\ \\ F=2\times {10}^3\times 2\times {10}^{-9}=4\times {10}^{-6}\mathrm{N}\end{array}$

13. عند فقدان شحنة مقدارها (1.6x10^-9C+) من جسم موصل معزول متعادل الشحنة، كم هو عدد الإلكترونات التي فقدت من الجسم؟ علماً أن شحنة الإلكترون تساوي 1.6x10^-19C

عدد الإلكترونات= $\frac{\mathrm{الشحنة}}{\mathrm{شحنة} \mathrm{الالكترون}}$

$n=\frac{1.6\times {10}^{-9}}{1.6\times {10}^{-19}}={10}^{-9+19}={10}^{10}$.