القوة الكهربائية - فيزياء2-3 - ثالث ثانوي

2- القوة الكهربائية Electric Force الأهداف www.ien.edu.sa القوى الكهربائية قوى كبيرة؛ لأنها يمكن أن تنتج بسهولة تسارعا أكبر من التسارع الذي ينتج بفعل قوة الجاذبية الأرضية. وتعلم أن القوة الكهربائية قد تكون قوة تجاذب أو قوة تنافر. أما قوة الجاذبية الأرضية فهي قوة تجاذب فقط. وعلى مر السنوات الماضية أجرى . تلخص العلاقات بين القوى الكثير من العلماء محاولات عديدة لقياس القوة الكهربائية. فأجرى دانيال برنولي المعروف بأعماله المتعلقة بالموائع عدة قياسات بسيطة عام 1760م. وبيّن هنري كافندش في سبعينيات القرن الثامن عشر أن القوى الكهربائية يجب أن تخضع لقانون التربيع العكسي. إلا أن . توضح كيفية شحن الأجسام خجله الشديد دفعه إلى عدم نشر عمله. ولقد اكتشفت مخطوطاته لاحقا بعد أكثر من قرن بعد أن كرّر عمله علماء آخرون. القوى المؤثرة في الأجسام المشحونة Forces on Charged Bodies الكهربائية والشحنات الكهربائية والبعد بينها. بطريقتي التوصيل والحث. . تطور نموذجا يوضح كيف يمكن للأجسام المشحونة أن تجذب أجسامًا متعادلة. . تطبق قانون كولوم في حل مسائل في بعد واحد وفي بعدين المفردات الكشاف الكهربائي يمكن توضيح القوى التي سبق أن لاحظتها على الأشرطة اللاصقة من خلال تعليق قضيب مطاطي صلب ذي شحنة سالبة، بحيث يدور بسهولة، كما هو موضح في الشكل 27. إذا قربت قضيباً آخر ذا شحنة سالبة من القضيب المعلّق فسوف يدور القضيب المعلق مبتعدا؛ حيث تتنافر الشحنات السالبة على القضيبين وليس من الضروري أن يحدث تلامس بين القضيبين حتى يظهر هذا التأثير؛ فالقوة التي تسمى القوة الكهربائية تؤثر عن بعد. وإذا الشحن بالتوصيل علقت قضيباً زجاجيًّا مشحونًا بشحنة موجبة، ثم قربت إليه قضيبا زجاجيا آخر مشحونا الشحن بالحث التأريض قانون كولوم بشحنة موجبة أيضًا فسيتنافر القضيبان. أما إذا قربت قضيبًا مشحونا بشحنة سالبة إلى قضيب آخر مشحون بشحنة موجبة فسيجذب كل منهما الآخر، وسيدور القضيب المعلق مقتربا من القضيب الآخر. يمكن تلخيص ما توصلت إليه من تجارب الأشرطة اللاصقة وسلوك القضبان المشحونة الشحنة الأساسية كما يأتي: هناك نوعان من الشحنات الكهربائية موجبة وسالبة. • تؤثر الشحنات بعضها في بعض بقوى عن بعد. تكون القوة أكبر عندما تكون الشحنات متقاربة. الشحنات المتشابهة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. الكولوم الشكل - عند تقريب قضيب مشحون إلى آخر معلق ومشحون فإنهما يتجاذبان أو يتنافران وزارة التعليم Minist 259 2023-1445 lucation

كرة فلزية ورقتان فلزيتان عازل لا يعد الشريط اللاصق ولا القضيب المعلّق في الهواء طريقة دقيقة أو ملائمة لتحديد الشحنة. وعوضا عن ذلك يستخدم جهاز يسمى الكشاف الكهربائي، يتركب من كرة فلزية مثبت على ساق فلزية متصلة بقطعتين فلزيتين خفيفتين رقيقتين، تسمّيان الورقتين. ويبين الشكل 28 كشافاً كهربائيًا متعادلا . لاحظ أن الورقتين معلقتان بصورة حرة داخل إناء زجاجي شفاف مغلق؛ وذلك للحد من تأثير تيارات الهواء. الشحن بالتوصيل عندما يلمس قضيب مشحون بشحنة سالبة كرة كشاف كهربائي تنتقل الإلكترونات منه إلى الكرة، وتتوزع هذه الشحنات على جميع سطوح الفلز. وكما هو موضح في الشكل 29 تشحن الورقتان بشحنات سالبة وتتنافران، لذا تنفرجان، ويصبح الكشاف الكهربائي مشحونا، ويُسمى شحن الجسم المتعادل بملامسته جسما آخر مشحونا الشحن الشكل 8-2 الكشاف الكهربائي بالتوصيل. كما تنفرج الورقتان أيضًا عند شحن الكشاف بشحنات موجبة، فكيف يمكنك جهاز يستخدم للكشف عن الشحنات إذا معرفة ما إذا كان الكشاف الكهربائي مشحونا بشحنة موجبة أم سالبة؟ يمكن تحديد نوع الكهربائية في الكشاف الكهربائي الشحنة بملاحظة ورقتي الكشاف الكهربائي المشحون عند تقريب قضيب مشحون بشحنة المتعادل تكون الورقتان معلقتين معلومة من كرته؛ إذ يزداد انفراج الورقتين أكثر عند تقريب جسم شحنته مشابهة لشحنة رأسيًا بحرية وتلامس إحداهما الكشاف، كما في الشكل 96-2، وسيقل انفراج الورقتين إذا كانت شحنة الكشاف مخالفة الأخرى. لشحنة الجسم المقرّب، كما في الشكل 29. فصل الشحنات على الأجسام المتعادلة عرفت أن الشريط اللاصق المشحون انجذب نحو إصبعك عندما قربته إليه. وبالطبع كان إصبعك متعادلا كهربائيا؛ أي فيه عدد متساو من الشحنات الموجبة والسالبة. وتعلم أيضًا أن الشحنات تتحرك بسهولة في الموصلات، كما أن القوى الكهربائية في حالة الشرارة الكهربائية حوّلت المادة العازلة إلى مادة موصلة من كل هذه المعلومات يمكنك تطوير نموذج مناسب للقوة التي أثر بها إصبعك في الشريط. الشكل 9-2 تكون ورقتا الكشاف الكهربائي المشحون بشحنة سالبة منفرجتين (a). يدفع القضيب ذو الشحنة السالبة الإلكترونات من الكرة إلى الورقتين فيزداد انفراجهما (b)، يجذب القضيب ذو الشحنة الموجبة بعض الإلكترونات من الورقتين إلى الكرة فيقل انفراجهما (C). 260 a وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

افترض أنك قرّبت إصبعك أو أي جسم غير مشحون إلى جسم شحنته موجبة، ستنجذب الشحنات السالبة في إصبعك نحو الجسم ذي الشحنة الموجبة، وتتنافر الشحنات الموجبة في إصبعك منه، ويبقى إصبعك متعادلاً كهربائيًا، إلا أن الشحنات الموجبة فيه تفصل عن الشحنات السالبة. وتكون القوة الكهربائية كبيرة بين الشحنات المتقاربة، لذا فإن فصل الشحنات ناتج عن قوة التجاذب بين إصبعك والجسم المشحون. كما أن القوة التي أثرت بها المسطرة البلاستيكية المشـ ـونة في قصاصات الورق المتعادلة هي نتيجة لعملية فصل الشحنات بعضها عن بعض على الجسم نفسه. ويمكن للشحنات السالبة في أسفل الغيوم الرعدية أن تؤدي أيضًا إلى فصل الشحنات على سطح الأرض؛ حيث تجذب الشحنات الموجبة على الأرض نحو سطح الأرض أسفل الغيمة. وتكون القوى الكهربائية المتبادلة بين الشحنات الموجودة على الغيوم والشحنات الموجودة على سطح الأرض قادرة على فصل الجزيئات إلى جسيمات موجبة وأخرى سالبة الشحنة. وتكون هذه الجسيمات المشحونة حرة الحركة، وتنشئ مسارًا موصلا من الأرض إلى الغيوم ويحدث البرق الذي تلاحظه عندما تنتقل صاعقة بسرعة km/h 500,000 تقريبا على امتداد المسار الموصل بين الأرض ،والغيمة، فتؤدي إلى تفريغ شحنات الغيمة. الشحن بالحث افترض أن كرتين فلزيتين متماثلتين متعادلتين ومعزولتين قد تلامستا، كما في الشكل 2-10a عند تقريب قضيب مشحون إلى إحداهما ، كما في الشكل 10-2 تنتقل الإلكترونات من الكرة الأولى إلى الكرة الثانية البعيدة عن القضيب؛ بسبب قوة التنافر مع الشحنات السالبة التي على القضيب وتصبح سالبة الشحنة، في حين تصبح الأجسام الشحن بالحث حيث يبدأ الكرة الأولى القريبة من القضيب) موجبة الشحنة. وإذا فصلت الكرتان إحداهما عن الأخرى والقضيب قريب فإنها ستشحنان بشحنتين متساويتين مقدارًا ومختلفتين نوعا بتلامس كرتين متعادلتين (2)، ثم يقرب قضيب مشحون إليهما (b). ثم كما هو موضح في الشكل 10-2، وتسمى عملية شحن الجسم دون ملامسته الشحن بالحث. الشكل 10-2 من طرائق شحن تفصل الكرتان إحداهما عن الأخرى أولا، ثم يبعد القضيب المشحون (C). تستطيع شحن جسم واحد بالحث عن طريق التأريض ؛ وهو عملية توصيل جسم بالأرض تتساوى الشحنات على الكرتين في للتخلص من الشحنات الفائضة، حيث تعد الأرض كرة كبيرة، ولها قدرة على استيعاب المقدار، ولكنها تختلف في النوع. كمية كبيرة من الشحنة دون أن تظهر عليها آثار هذه الشحنة فإذا لامس جسم مشحون الأرض فإن كل شحناته تنتقل غالبًا إلى الأرض. 23/23/22 وزارة التعليم Minist 261ucation 2023-1445

الشكل 11-2 يحث قضيب سالب فإذا قرب قضيب مشحون بشحنة سالبة إلى كرة كشاف كهربائي متعادل، كما في الشحنة على فصل الشحنات على الشكل 11-2، فإن الشحنات السالبة (الإلكترونات) تتنافر مع شحنات القضيب الكشاف الكهربائي (a). يتم تأريض وتتحرك مبتعدة نحو الورقتين ، مع بقاء الشحنات الموجبة على الكرة. وإذا أرضنا (لامسنا) الكشاف الكهربائي عن طريق لمسه الطرف الآخر للكرة البعيد عن القضيب المشحون فإن الإلكترونات تنتقل من الكشاف فتنتقل الإلكترونات السالبة من الكشاف إلى الأرض إلى أن تتعادل الورقتان؛ أي تنطبقا ، كما في الشكل 2-11b. وبفصل التأريض الكهربائي إلى الأرض (b). يُفصل تأريض ثم إبعاد القضيب المشحون تصبح شحنة الكشاف موجبة، كما في الشكل 2-11c. ويمكن الكشاف قبل إبعاد القضيب فيصبح استخدام التأريض أيضًا مصدرًا للإلكترونات؛ فعند تقريب قضيب موجب الشحنة إلى الكشاف الكهربائي موجب الشحنة (C) كرة كشاف كهربائي مع توصيل الطرف المقابل للكرة بالأرض فإن الإلكترونات تنجذب من الأرض نحو الكشاف الكهربائي، ويصبح سالب الشحنة. وفي هذه الخطوة تكون الشحنات المستحثة على الكشاف الكهربائي مخالفة لشحنة الجسم المؤثر. ولأن القضيب الشكل 12-2 استعمل كولوم جهازا المشحون لم يلمس كرة الكشاف الكهربائي فإن شحنة القضيب لم تنتقل، ولذلك يمكن مماثلا لقياس القوة بين كرتين A و استخدامه أكثر من مرة لشحن الأجسام بالحث. B. ولاحظ انحراف الكرة A مع تغير المسافة بين A وB. قانون كولوم Coulomb's Law عرفت أن القوة الكهربائية تؤثر بين جسمين مشحونين أو أكثر. ففي تجاربك التي أجريتها على الشريط اللاصق وجدت أن القوة تعتمد على البعد بين الجسمين المشحونين؛ فكلما قربت المشط المشحون أكثر إلى الشريط ازدادت القوة الكهربائية، ووجدت أيضًا أنه كلما زادت شحنة المشط زادت القوة الكهربائية. فكيف يمكنك تغيير كمية الشحنة بطريقة محكمة أو بطريقة مسيطر عليها؟ حل الفيزيائي الفرنسي شارل كولوم هذه المشكلة عام 1785م؛ حيث استخدم الأدوات الموضحة في الشكل 12-2، وهي قضيب عازل في طرفيه کرتان صغيرتان موصلتان A و A ومعلّق من منتصفه بسلك رفيع. ووضعت كرة مماثلة B ملامسة للكرة A وعند ملامسة جسم مشحون لهاتين الكرتين تنتقل الشحنات من الجسم المشحون إلى الكرتين وتتوزع عليهما بالتساوي، حيث تكتسبان الكمية نفسها من الشحنة؛ لأن لهما مساحة السطح الخارجي نفسها. ولأن رمز الشحنة هو 4 لذا يمكن تمييز مقادير الشحنات على الكرتين بالرمزين: 9 و 9. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 262

تعتمد القوة الكهربائية على المسافة درس كولوم كيفية اعتماد القوة الكهربائية بين كرتين مشحونتين على المسافة بينهما. ففي البداية قاس كولوم بدقة مقدار القوة اللازمة للي رية (قتل) سلك التعليق بزاوية معينة، ثم وضع شحنتين متساويتين على الكرتين A و B ، وبدأ الحث والتوصيل يغير المسافة " بينهما . عندها حرّكت القوة الكهربائية الكرة ،A ، مما أدى إلى لي سلك التعليق استعمل بالونا وكشافا كهربائيا وبقياس انحراف الكرة A تمكن كولوم من حساب قوة التنافر بينهما، وأثبت كولوم أن لاستقصاء الشحن بالحث القوة الكهربائية بين الكرتين تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما. Fa تعتمد القوة الكهربائية على مقدار الشحنة لاستقصاء كيفية اعتماد القوة الكهربائية على وبالتوصيل 1. توقع ماذا يحدث إذا شحنت بالونا بدلكه بالصوف، ثم قربته إلى قرص كشاف كهربائي مقدار الشحنة، تعيَّن على كولوم تغيير الشحنات على الكرات بطريقة مدروسة. فشحن متعادل؟ أولاً الكرتين A و B بالتساوي ، كما فعل ذلك سابقا، ثم اختار كـرة غير مشحونة C، 2 توقع ماذا يحدث إذا لامس مساحة سطحها الخارجي مماثلة للكرة .B عند ملامسة الكرة C للكرة B تتقاسم الكرتان البالون قرص الكشاف الكهربائي؟ الشحنة الموجودة على الكرة B فقط. لذا تكون شحنة الكرة B مساوية لنصف شحنة 3. اختبر توقعاتك. الكرة A. وبعد أن ضبط كولوم موضع الكرة B بحيث أصبحت المسافة 7 بين الكرتين A و B کہا كانت في السابق تماما لاحظ أن القوة بين الكرتين A و B أصبحت تساوي نصف التحليل والاستنتاج قيمتها السابقة؛ أي أن القوة الكهربائية تتناسب طرديا مع مقدار شحنتي الجسمين. 4. صف نتائجك. Fα99B 5 وضح حركة الورقتين في كل خطوة من خطوات التجربة وبعد قياسات كثيرة مماثلة لخص كولوم النتائج في قانون عُرف بقانون كولوم؛ ينص على على أن تضمن الشرح رسوما أن مقدار القوة الكهربائية المتبادلة بين الشحنتين 9 و 9 اللتين تفصلهما مسافة مقدارها . يتناسب طرديا مع مقدار كل من الشحنتين، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما . Fa 99B وحدة الشحنة الكهربائية: الكولوم يصعب قياس كمية الشحنة على جسم مباشرة. وقد بينت تجارب كولوم أنه يمكن ربط كمية الشحنة بالقوة الكهربائية، لذا تمكن كولوم من تعریف كمية معيارية أو قياسية للشحنة بدلالة مقدار القوة التي تولدها. وسميت هذه الوحدة المعيارية للشحنة الكهربائية في النظام العالمي للوحدات SI الكولوم C. والكولوم الواحد يساوي مقدار شحنة 10×16.24 إلكترون أو بروتون، ومقدار شحنة الإلكترون المفرد تساوي 10×1.6 ، ويسمّى مقدار شحنة الإلكترون الشحنة الأساسية، ويمكن للصاعقة أن تحمل شحنة مقدارها 5 إلى 25 وحتى المواد الصغيرة – ومنها قطعة العملة المعدنية - تحتوي شحنة سالبة قد تصل إلى 10 ، وهذه المقدار الهائل من كمية الشحنة السالبة لا ينتج غالبًا أي تأثيرات خارجية؛ لأن العملة متعادلة ومتزنة بكمية شحنة موجبة مساوية لكمية الشحنة السالبة. أما إذا كانت الشحنات غير متعادلة فستتولد قوى كهربائية، وحتى لو كانت الشحنة صغيرة، C 10 مثلا، فإنها يمكن أن تولّد قوى كهربائية كبيرة. توضيحية. 6. صف النتائج إذا استعملت الصوف لشحن الكشاف الكهربائي. وزارة التعليم Minist 263ucation 2023-1445

الشكل 13-2 قاعدة تحديد اتجاه القوة هي الشحنات المتشابهة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. 264 B BA A B ووفق قانون كولوم يمكن كتابة مقدار القوة الكهربائية المؤثرة في الشحنة والناتجة بفعل تأثير الشحنة التي تقع على بعد 7 منها على الشكل الآتي : قانون كولوم 99 F=K القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين تساوي ثابت كولوم مضروبا في حاصل ضرب مقداري الشحنتين مقسوما على مربع المسافة بينهما. إذا قيست الشحنات بوحدة الكولوم، والمسافة بالأمتار، والقوة بالنيوتن، فإن ثابت كولوم K يساوي N.m / C 10×9.0. يُمكننا قانون كولوم من حساب مقدار القوة التي تؤثر بها الشحنة و في الشحنة 9 كما يُمكننا أيضًا من حساب مقدار القوة التي تؤثر بها الشحنة 4 في الشحنة . وهاتان القوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه. ويمكنك ملاحظة هذا التطبيق على القانون الثالث لنيوتن في الحركة عمليا عندما تقرب شريطين لاصقين مشحونين بشحنتين متماثلتين أحدهما إلى الآخر؛ حيث يؤثر كل منهما بقوة في الآخر. القوة الكهربائية كمية متجهة، مثلها في ذلك مثل جميع القوى الأخرى في الطبيعة، لذا تحتاج متجهات القوة إلى تحديد المقدار والاتجاه. ولأن معادلة قانون كولوم تزودنا بمقدار القوة فقط، فإننا بحاجة إلى تحديد اتجاهها، ويتم ذلك برسم مخطط للشحنات وتفسير العلاقات بينها بدقة. فإذا قرب جسمان A و B مشحونان بشحنتين موجبتين أحدهما إلى الآخر فإن كلا منهما سيؤثر في الآخر بقوة تنافر ، كما في الشكل 13-2. أما إذا كانت شحنة الجسم B مثلا سالبة فستكون القوة التي يؤثر بها كل منهما في الآخر قوة تجاذب، كما كما موضح في الشكل 13-2 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

استراتيجيات حل المسألة مسائل القوة الكهربائية استخدم هذه الخطوات لإيجاد مقدار القوة المتبادلة بين الشحنات، واتجاهها. 1 ارسم مخططا للنظام مبينا فيه المسافات والزوايا جميعها بمقياس رسم مناسب. 2 ارسم متجهات القوى في النظام. 3. استخدم قانون كولوم لإيجاد مقدار القوة. 4. استعمل مخططك والعلاقات المثلثية لإيجاد اتجاه القوة. 5. نفذ العمليات الجبرية على كل من الأرقام والوحدات، وتحقق من أن الوحدات متوافقة مع المتغيرات في السؤال. 6. تأمل إجابتك جيدا. هل هي منطقية ؟ مثال 1 قانون كولوم في بعدين إذا كانت الكرة A مشحونة بشحنة مقدارها 6.0C+ ، وموضوعة على بعد cm 4.0 عن يسار كرة أخرى B مشحونة بشحنة سالبة مقدارها PC 3.0 فأجب عما يأتي: a احسب مقدار واتجاه القوة التي تؤثر بها الكرة B في الكرة A. . إذا وضعت كرة ثالثة C مشحونة بشحنة مقدارها 1.5 مباشرة أسفل الكرة ، وعلى بعد cm 3.0 منها، فما مقدار القوة المحصلة المؤثرة في الكرة ؟ تحليل المسألة ورسمها • أنشئ المحاور الإحداثية، وارسم الكرات عليها. . بين المسافات الفاصلة بين الكرات، وسمها، ودونها على الرسم. . ارسم متجهات القوة، وسمها، ودونها على الرسم. المعلوم المجهول F کا A B TAB 9A TAC 9 9c C FAJB = K 9.9% اللهم =(9.0 x10° N.m²) 1.0 × 108 وزارة التعليم Minist 202 lucation 2023-1445 FAJB = ? 9=+6.0 C FAJC = ? 9=-3.0C = 4.0 cm "AC= 3.0 cm F₁ =? q=+1.5AC إيجاد الكمية المجهولة a احسب مقدار القوة التي تؤثر بها الكرة B في الكرة A. (6.0 x10 C) (3.0 x10 C) بالتعويض عن (4.0 x 10-2 m)² 9=3.0 C 4=6.0 C AB = 4.0 cm

لأن الكرتين A و B مختلفتان في نوع الشحنة فسيكون اتجاه القوة التي تؤثر بها الكرة B في الكرة A إلى اليمين. b. احسب مقدار القوة التي تؤثر بها الكرة C في الكرة A. FAJC = K99 = (9.0 x10³ N.m²) (6.0 x10 C) (1.5 x 10-ºC) (3.0 x102 m)2 بالتعويض عن 9=6.0 C 4 = 1.5 C c=3.0 cm = 9.0 x10' N للكرتين A و C شحنتان متماثلتان، لذلك ستتنافران. وسيكون اتجاه القوة التي تؤثر بها الكرة C في الكرة A إلى أعلى. أوجد ناتج الجمع الاتجاهي لـ Fan و Fage لإيجاد المحصلة المؤثرة في الكرة A. بالتعويض عن 10 1.0 = Fajr Fic 9.0 X 10' N V = الحصة F Aust Fac = (1.0 x102N)2+ (9.0 x10¹N) 2 = 130 N tan 6 = FAJC FAJB 0 = tan = tan = 42° AJB -1 9.0 X10 N دليل الرياضيات معكوس الجيب، ومعكوس جيب التمام، ومعكوس الظل بالتعويض عن Fa u s = 1.0 10 N Fa g c = 9.0 x10 N 3 تقويم الجواب فوق المحور x بزاوية مقدارها 420 ,Fu=130 N • هل الوحدات صحيحة ؟ (N.m2 /2) (C) (C) m=N)، تُبسّط الوحدات فتصبح نيوتن. • هل للاتجاه معنى ؟ الشحنات المتشابهة تتنافر، والشحنات المختلفة تتجاذب • هل الجواب منطقي ؟ يتفق مقدار القوة المحصلة مع مقداري القوتين. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 266

مسائل تدريبية 8. تفصل مسافة مقدارها 0.30m بين شحنتين؛ الأولى سالبة مقدارها C 10×2 والثانية موجبة مقدارها 10×8.0. ما القوة المتبادلة بين الشحنتين؟ 9. إذا أثرت الشحنة السالبة 10×6.0 بقوة جذب مقدارها 65N في شحنة ثانية تبعد عنها مسافة 0.050m فما مقدار الشحنة الثانية؟ 10. في المثال ،1 إذا أصبحت شحنة الكرة B تساوي 3.0C+ فارسم الحالة الجديدة للمثال، وأوجد القوة المحصلة المؤثرة في الكرة .. 11. وضعت كرة A شحنتها C 10×2.0 + عند نقطة الأصل، في حين وضعت كرة B مشحونة بشحنة سالبة مقدارها 10×3.6 عند الموقع 0.60m على المحور x. أما الكرة C المشحونة بشحنة مقدارها C ® 10×4.0 + فقد وضعت عند الموقع m 0.80+ على المحور x احسب القوة المحصلة المؤثرة في الكرة A. .12 في المسألة السابقة، أوجد القوة المحصلة المؤثرة في الكرة B. تذكر دائما عند استخدام قانون كولوم أن هذا القانون يُطبّق فقط على الشحنات النقطية أو التوزيعات الكروية المنتظمة للشحنة. وهذا يعني أنه يمكن التعامل مع كرة مشحونة وكأن كل شحنتها مجمعة في مركزها فقط إذا كانت الشحنة موزعة بالتساوي على سطحها أو على حجمها. فإذا كانت الكرة موصلة وقربت إليها شحنة أخرى فإن الشحنات على الكرة ستتجاذب أو تتنافر مع هذه الشحنة؛ فلا تؤثر شحنة الكرة كما لو كانت مجتمعة في مركزها. لذا يجب أخذ أبعاد الكرتين المشحونتين والبعد بين مركزيهما بعين الاعتبار قبل تطبيق قانون كولوم. والمسائل المطروحة في هذا الكتاب تفترض أن أبعاد الكرات المشحونة صغيرة، ويبعد بعضها عن بعض مسافات كافية، بحيث يمكن اعتبارها شحنات نقطية ما لم يذكر خلاف ذلك. أما إذا كانت الأجسام المشحونة أسلاكًا طويلة أو ألواحًا مستوية فيجب تعديل قانون كولوم ليناسب توزيعات غير نقطية من الشحنات. وزارة التعليم Minist 20 lucotion 2023-1445

الشكل 14-2 الرماد المتصاعد من المداخن نتيجة ثانوية لاحتراق الفحم ويمكن استعمال مرشحات الترسيب الكهروسكوني لتقليل هذا الرماد . مسألة تحفيز تطبيقات القوى الكهروسكونية Applications of Electrostatic Forces هناك العديد من تطبيقات القوى الكهربائية على الجسيمات. وتستطيع هذه القوى مثلاً تجميع السناج السواد الناتج عن الدخان من المداخن ومن ثم تحد من تلوث الهواء، كما هو موضح في الشكل ،214، كما يمكن شحن قطرات الطلاء الصغيرة جدا بالحث واستعمالها لطلاء السيارات وأجسام أخرى بصورة منظمة وموحدة جدا. وتستخدم آلات التصوير الفوتوجرافي الكهرباء الساكنة لوضع الحبر الأسود على الورق، بحيث يتم نسخ صورة طبق الأصل للوثيقة الأصلية. ويُعدّ تجمع الشحنات الساكنة سببًا لحدوث التلف. فمثلاً تجمع الشحنات الساكنة على فيلم قد يكون سببًا في جذب الغبار عليه مما يسبب تلفه، كما يمكن أن تتعطل معدات إلكترونية عند تفريغ الشحنة الساكنة. لذا تصمم التطبيقات في هذه الحالات لتجنّب تراكم الشحنة الساكنة، وإزالة أي شحنة قد تتراكم بطريقة آمنة. يبين الشكل المجاور كرتين لهما الكتلة نفسها ، وشحنة كل منهما ،q+، والبعد بين مركزيهما . 1. اشتق تعبيرًا للشحنة و التي يجب أن تكون على كلتا الكرتين لتكونا في حالة اتزان. هذا يعني أن هناك اتزانا بين قوتي التجاذب والتنافر. 2. إذا تضاعفت المسافة بين الكرتين فكيف يؤثر هذا في قيمة الشحنة و التي حددتها في المسألة السابقة؟ وضح ذلك. 3. إذا كانت كتلة كل من الكرتين 1.50 فحدد قيمة الشحنة الكتلة = m التي ينبغي أن تكون موجودة على كل منهما للحفاظ على حالة الشحنة = q T الكتلة = m الشحنة = q 268 الاتزان وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

2-2 مراجعة 13. القوة والشحنة ما نوع العلاقة بين القوة الكهربائية والشحنة؟ صف القوة عندما تكون الشحنات متشابهة، وعندما تكون مختلفة. 14. القوة والمسافة ما نوع العلاقة بين القوة الكهربائية والمسافة؟ وكيف تتغير القوة إذا زادت المسافة بين شحنتين إلى ثلاثة أمثالها ؟ المشحونة بشحنة موجبة والأجسام المشحونة بشحنة سالبة؟ 18. الشحن بالحث ماذا يحدث عند شحن كشاف كهربائي بالحث، وإبعاد قضيب الشحن قبل فصل تأريض الكرة؟ 19 القوى الكهربائية كرتان A و B مشحونتان، المسافة 15. الكشاف الكهربائي عند شحن: كشاف كهربائي بين مركز يهما ... إذا كانت شحنة الكرة A تساوي ترتفع ورقتاه الفلزيتان لتشكلا زاوية معينة، وتبقى C 3+ وشحنة الكرة B تساوي AC 9+ فقارن بين الورقتان محافظتين على تلك الزاوية. لماذا لا ترتفع الورقتان أكثر من ذلك؟ القوة التي تؤثر بها الكرة A في الكرة B والقوة التي تؤثر بها الكرة B في الكرة A. 16. شحن كشاف كهربائي اشرح كيف يمكن شحن 20. التفكير الناقد افترض أنك تختبر صحة قانون كشاف كهربائي بشحنة موجبة باستخدام a قضيب موجب. b. قضيب سالب. 17. جذب الأجسام المتعادلة ما الخاصيتان اللتان تفسّران انجذاب جسم متعادل إلى كل من الأجسام كولوم باستخدام كرة بلاستيكية صغيرة موجبة الشحنة وكرة فلزية كبيرة موجبة الشحنة. فوفق قانون كولوم، تتناسب القوة مع ؛ حيث تمثل " المسافة بين مركزي الكرتين. وعند تقريب الكرتين إحداهما إلى الأخرى وجد أن القوة بينهما أصغر مما هو متوقع من قانون كولوم، وضح ذلك. وزارة التعليم Minist26ucation 2023-1445

مختبر الفيزياء . سؤال التجربة الأجسام المشحونة لاحظت في هذا الفصل و درست ظواهر تنتج عن فصل الشحنات الكهربائية. وتعلمت أن كلا من المطاط الصلب والبلاستيك يميل إلى أن تصبح شحنته سالبة بعد الدلك، في حين يميل كل من الصوف والزجاج إلى يصبح موجب الشحنة. ولكن ماذا يحدث إذا دلكت جسمين معا يميل كل منهما إلى أن يصبح سالب الشحنة ؟ هل تنتقل الإلكترونات؟ وإذا كان الأمر كذلك فأي المادتين ستكتسب إلكترونات، وأيهما ستفقدها ؟ ستصمم في هذه التجربة إجراءات وخطوات لمزيد من الاستقصاءات حول الشحنات الموجبة والسالبة. كيف يمكنك اختبار قدرة المواد على اكتساب أو فقد الشحنات السالبة؟ الأهداف المواد والأدوات تلاحظ أن المواد المختلفة تميل إلى أن تُشحن بشحنة موجبة مسطرة بلاستيكية طولها cm 15 خيط حامل شريط لاصق مواد قابلة ، مثل قضيب مطاطي، وقضيب أو تشحن بشحنة سالبة. تقارن بين قدرة المواد على اكتساب الشحنات السالبة والشحنات الموجبة والاحتفاظ بها. تفسر البيانات لترتب قائمة بالمواد من الأكثر ميلاً لتصبح بلاستيكي سالبة الشحنة إلى الأكثر ميلاً لتصبح موجبة الشحنة. PVC، وأنبوب نحاء وأنبوب فولاذي، وأقلام رصاص وأقلام حبر، وقطعة صوف، وقطعة حرير، وغلاف طعام بلاستيكي، وأكياس بلاستيكية، وورق زبد، وورق ألومنيوم. احتياطات السلامة قضيب زجاجي، وأنبوب البولي فينيل كلورايد قضيب بلاستيكي 270 الخطوات 1. انظر إلى الصورة المجاورة لتستفيد منها في تعليق المسطرة البلاستيكية. يُفضّل غسل المسطرة بالماء والصابون، وتجفيفها تماما قبل كل استعمال، وخصوصا إذا كان الجو رطبا اربط الخيط بمنتصف المسطرة، على أن يفصل بينه وبين المسطرة لفة إلى ثلاث لفات من الشريط اللاصق 2. استخدم الحالتين الآتيتين مرجعا لأنواع الشحنات التي يمكن أن تكون للمواد (1) عند ذلك مسطرة بلاستيكية بقطعة صوف تشحن المسطرة البلاستيكية بشحنة سالبة أما قطعة الصوف فتشحن بشحنة موجبة (2) عند ذلك مسطرة بلاستيكية بغلاف طعام بلاستيكي تشحن المسطرة البلاستيكية بشحنة موجبة، أما غلاف الطعام البلاستيكي فيشحن بشحنة سالبة. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

المادة 1 المادة 2 جدول البيانات الشحنة على المسطرة ملاحظات على حركة الشحنة على المادة 1 الشحنة على المادة 2 (+-+0) المسطرة (++-+0) (++-+0) 3 صمّم خطوات وإجراءات لمعرفة أي الأجسام تميل الاستنتاج والتطبيق إلى أن تشحن بشحنة سالبة، وأيها تميل إلى أن تُشحن .1 وضح المقصود بتعبير الشحنة الفائضة، وعدم التوازن في بشحنة موجبة جرّب مجموعات مختلفة من المواد، ودوّن الشحنة عند الإشارة إلى الكهرباء الساكنة. ملاحظاتك في جدول البيانات. 2. هل تبقى الشحنة الفائضة في المادة أم تنتقل مع مرور 4 طوّر اختبارًا لتكشف ما إذا كان جسم ما متعادلاً أم لا. الوقت؟ وتذكر أن المسطرة المشحونة قد تنجذب إلى جسم متعادل .3 هل يمكنك إكمال هذا النشاط باستخدام قضيب فلزي إذا عملت على فصل شحنات هذا الجسم بالحث. بدلاً من المسطرة البلاستيكية المعلقة؟ وضح إجابتك. 5. تأكد من أن معلمك قد تفحص تجربتك، وعليك الحصول .4. تستعمل الأغلفة البلاستيكية الشفافة لتغطية أوعية على موافقته قبل متابعة تنفيذ النشاط. الطعام، فلماذا يلتصق الغلاف البلاستيكي الشفاف بعضه ببعض بعد سحبه عن أوعية الطعام التي كان يغطيها ؟ التحليل التوسع في البحث 1. لاحظ واستنتج عندما قربت مواد مشحونة بعضها إلى صف هذه القوة. بعض، هل لاحظت وجود قوة بين هذه المواد المشحونة؟ راجع المعلومات في كتابك حول الكشاف الكهربائي. وأعد تصميم النشاط على أن تستعمل الكشاف الكهربائي بدلا من 2. صياغة النماذج أنشئ رسما لتوزيع الشحنة على المادتين في المسطرة البلاستيكية المعلّقة؛ لتفحص نوع الشحنة التي على إحدى المحاولات واستخدم الرسم لتوضيح لماذا أثرت الجسم. المادتان إحداهما في الأخرى بتلك الطريقة خلال تجربتك ؟ 3 استخلص النتائج أي المواد احتفظت بشحنة فائضة، وأيها الفيزياء في الحياة لم تحتفظ بالشحنة جيدا؟ للشاحنات غالبا حزام مطاطي أو سلسلة متدلية منها تتصل 4 استخلص النتائج أي المواد لها ميل لتشحن بشحنة سالبة بسطح الطريق. لماذا ؟ وأيها لها ميل لتشحن بشحنة موجبة؟ 5. فسر البيانات استخدم جدول بياناتك لتعد قائمة بالميول النسبية للمواد لتصبح موجبة الشحنة أو سالبتها. وزارة التعليم Minist7uration 2023-1445

تقنية المستقبل المركبة الفضائية والكهرباء الساكنة Spacecraft and Static Electricity معظم الأجسام على الأرض لا تتراكم عليها شحنات كهربائية بصورة خاصة لضرر القوس الكهربائي. وإضافة إلى الأضرار ساكنة كبيرة؛ وذلك بسبب ملامسة سطوح هذه الأجسام لطبقة التي قد تلحق بمكونات المركبة الفضائية فإن تراكم الشحنة قد رطبة تعمل على نقل الشحنات من الأرض أو إليها؛ حيث يمكن يعرض طاقم المركبة إلى الخطر في أثناء سيرهم في الفضاء للأرض استيعاب أي كمية من الشحنات، كما تعلمت في هذا الفصل. أما في الفضاء فلا توجد رطوبة، كما أن الأرض بعيدة التفريخ فرق الجهد وحماية المركبة والطاقم يجب أن يوصل السطح الخارجي لمحطة الفضاء بسحابة البلازما المحيطة به؛ لذا تصطدم الجسيمات المشحونة التي تنطلق خارجة من الشمس وذلك بموصل كهربائي، يسمى قواطع البلازما. يبدأ التوصيل على متن المحطة في مكان تأين غاز الزينون المتدفق من أو تلك الموجودة في طبقة الأيونوسفير بالمركبة الفضائية وتلتصق بها، فتشحن سطح المركبة الفضائية بآلاف الفولتات. البلازما والشحن البلازما إحدى حالات المادة، وتتكون من إلكترونات حرة وأيونات موجبة تكون المركبة الفضائية في مدارها محاطة بسحابة رقيقة من هذه البلازما وتتحرك الإلكترونات في البلازما بسهولة أكثر من الأيونات الموجبة الضخمة، لذا يميل سطح المركبة الفضائية إلى جذب الإلكترونات، فيحدث تراكم للشحنة السالبة وتجذب هذه الشحنة السالبة بعض الأيونات الموجبة الثقيلة، التي تصطدم بالمركبة الفضائية فتلحق الضرر بسطحها. هناك صعوبة إضافية على متن محطة الفضاء وحدة قواطع البلازما مجمع الكاثود مستودع الزينون نموذج PCU مستودع في وحدة قواطع البلازما PCU بواسطة تيار كهربائي، ويحدث هذا التأين عند مجمع الكاثود (القطب السالب. ويكون الزينون المتأين في حالة البلازما ويخرج من المركبة عن طريق مجمع الكاثود. ويعمل تيار البلازما الموصل على وصل المركبة بسحابة البلازما المحيطة بها، مما يؤدي إلى خفض فرق الجهد إلى مستويات آمنة تطبيقات مستقبلية قد تصمّم المركبة الفضائية المستقبلية بدمج قواطع البلازما في نظام الدفع. ففي صاروخ البلازما المغناطيسية ذي الدفع النوعي المتغير مثلا قد الدولية؛ ناجمة عن صف الألواح الشمسية التي تحول الطاقة يستخدم عادم البلازما الناتج لتوفير الربط الكهربائي بين المركبة الشمسية إلى كهرباء. فعندما تزود هذه الألواح محطة الفضاء الفضائية والبلازما المحيطة بها. ويعتقد العلماء أن هذا النوع من بالطاقة يصبح جهد سطح المركبة قريبا من جهد الألواح الصواريخ سيستخدم في المستقبل للسفر بين الكواكب. الشمسية ونتيجة لذلك قد يحدث قوس كهربائي (تفريغ كهربائي مستمر في صورة شرر متكرر الحدوث بين محطة الفضاء والبلازما المحيطة بها. عواقب تكون القوس درجة حرارة الأقواس الكهربائية المتكونة كبيرة جدا، كما أنها تحمل تيارًا كهربائيًا كبيرًا، لذا يمكنها التوسع 1. طبق ما الغرض من استخدام قواطع البلازما ؟ وإلى أي مدى تشبه استخدام إصبعك في تأريض الكشاف الكهربائي؟ 2. ابحث كيف يمكن للعلماء معرفة مقدار الشحنة على أن تشعل الصواريخ الرجعية قبل أوان تشغيلها، ويمكنها تفجير براغي التثبيت، وتتداخل مع المعدات الإلكترونية الخاصة بتشغيل المركبة الفضائية. كما أن الألواح الشمسية معرضة سطح محطة الفضاء الدولية؟ ملية التعليم Ministry of Education 2023-1445 272

الفصل 2 دليل مراجعة الفصل 2-1 الشحنة الكهربائية Electric Charger المفردات . الكهرباء الساكنة (الكهروسكونية) . الذرة المتعادلة . مادة عازلة . مادة موصلة المفاهيم الرئيسة . هناك نوعان من الشحنات الكهربائية الشحنات الموجبة والشحنات السالبة، وتفاعلات هذه الشحنات معا توضح التجاذب والتنافر الذي لوحظ في الأشرطة اللاصقة. . الشحنة الكهربائية لا تفنى ولا تستحدث؛ أي أنها محفوظة. والشحن ما هو إلا عملية فصل للشحنات وليس إنتاج شحنات كهربائية جديدة. . يمكن شحن الأجسام عن طريق نقل الإلكترونات؛ فالمناطق التي فيها فائض في الإلكترونات يكون صافي شحنتها سالبا، أما المناطق التي فيها نقص في الإلكترونات فيكون صافي شحنتها موجباً. . الشحنات التي تضاف إلى جزء أو موقع ما من مادة عازلة تبقى على ذلك الموقع أو الجزء، ومن المواد العازلة الزجاج، والخشب الجاف والمواد البلاستيكية، والهواء الجاف. . الشحنات التي تضاف إلى مادة موصلة تتوزع بسرعة على سطح الجسم كاملاً. ومن المواد الموصلة الجرافيت والفلزات و المادة عندما تكون في حالة البلازما. . تحت ظروف معينة، يمكن أن تنتقل شحنات خلال مادة معروفة على أنها مادة عازلة. ويعد البرق الذي يتحرك خلال الهواء أحد الأمثلة على ذلك. 2-2 القوة الكهربائية Electric Force المفردات . الشحن بالتوصيل المفاهيم الرئيسة . الكشاف الكهربائي . عند شحن كشاف كهربائي تؤدي القوة الكهربائية إلى انفراج ورقتيه. . يمكن شحن جسم ما بالتوصيل بملامسته جسما آخر مشحونًا. . يحث جسم مشحون شحنات موصل متعادل على الانفصال عند تقريبه إليه، وتحدث هذه العملية نتيجة قوة التجاذب بين الجسم المشحون والموصل المتعادل. . الشحن بالحث . التأريض . قانون كولوم . الكولوم . الشحنة الأساسية . لشحن جسم موصل بالحث يقرّب إليه جسم مشحون، فيؤدي ذلك إلى انفصال شحنات الجسم الموصل المراد شحنه؛ أي تتجمع الشحنات الموجبة عند أحد الطرفين، والشحنات السالبة عند الطرف الآخر. . التأريض عملية التخلص من الشحنات الفائضة عن طريق ملامسة الجسم للأرض. ويستخدم التأريض في عمليات شحن كشاف كهربائي بالحث. . ينص قانون كولوم على أن القوة بين جسيمين مشحونين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب مقداري شحنتيهما وعكسياً مع مربع المسافة بينهما. 9.9 F=K4 التحديد اتجاه القوة تذكر القاعدة الآتية: الشحنات المتشابهة تتنافر ، والشحنات المختلفة تتجاذب. . وحدة الشحنة في النظام الدولي للوحدات SI هي الكولوم. والكولوم الواحد C هو مقدار شحنة 108×6.24 إلكترون أو بروتون والشحنة الأساسية هي شحنة البروتون أوه الالكترو .1.6x10 19 C وزارة التعليم Ministucation 2023-1445

التقويم الفصل 2 خريطة المفاهيم 21. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية: التوصيل، المسافة، الشحنة الأساسية. الحث القوة الكهربائية قانون كولوم الشحن إتقان المفاهيم الكولوم الشحنة 29. اشرح كيف يمكنك شحن موصل بشحنة سالبة إذا كان لديك قضيب موجب الشحنة فقط. (2-2) تطبيق المفاهيم 30. فيم تختلف شحنة الإلكترون عن شحنة البروتون؟ وفيم تتشابهان؟ 31. كيف يمكنك أن تحدد ما إذا كان جسم ما موصلاً أم لا، باستخدام قضيب مشحون وكشاف كهربائي؟ 32. قرب قضيب مشحون إلى مجموعة كرات بلاستيكية صغيرة جدا، فانجذبت بعض الكرات إلى القضيب إلا أنها لحظة ملامستها للقضيب اندفعت مبتعدة عنه في اتجاهات مختلفة. فسّر ذلك. 33 البرق يحدث البرق عادة عندما تنتقل الشحنات 22. إذا مشطت شعرك في يوم جاف فسوف يشحن المشط بشحنة موجبة. هل يمكن أن يبقى شعرك متعادلاً؟ وضح إجابتك. (1-2) .23. أعد قائمة ببعض المواد العازلة والمواد الموصلة. (2-1) السالبة في الغيوم إلى الأرض. فإذا كان سطح الأرض متعادلاً فما الذي يوفر قوة الجذب المسؤولة عن سحب الإلكترونات نحو الأرض؟ 34. وضح ما يحدث لورقتي كشاف كهربائي مشحون بشحنة موجبة عند تقريب قضيب مشحون 24. ما الخاصية التي تجعل الفلز موصلا جيدا، والمطاط بالشحنات الآتية إليه، مع مراعاة عدم لمس القضيب عازلا جيدا ؟ (1-2) 25. غسالة الملابس عندما نخرج الجوارب من مجفّفة الملابس تكون أحيانًا ملتصقة بملابس أخرى. لماذا ؟ (2-2) 26. الأقراص المدمجة لماذا يجذب قرص مدمج الغبار إذا مسحته بقطعة قماش نظيفة ؟ (22) 27. عملات معدنية مجموع شحنة جميع إلكترونات عملة مصنوعة من النيكل تصل إلى 10. هل يخبرنا هذا بشيء عن صافي الشحنة على هذه العملة؟ وضح إجابتك. (2-2) .28. كيف تؤثر المسافة بين شحنتين في القوة المتبادلة بينهما؟ وإذا قلت المسافة وبقي مقدار الشحنتين كما هو فماذا يحدث للقوة؟ (2-2) للكشاف الكهربائي: a. شحنة موجبة. b. شحنة سالبة. 35. يبدو أن قانون كولوم وقانون نيوتن في الجذب العام متشابهان، كما هو موضح في الشكل 15-2. فيم تتشابه القوة الكهربائية وقوة الجاذبية ؟ وفيم تختلفان ؟ قانون كولوم F=K949 9B قانون الجذب العام ma F=G- mama الشكل 15-2 الرسم ليس وفق مقياس ر وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 274

36. قيمة الثابت K في قانون كولوم أكبر كثيرا من قيمة الثابت G في قانون الجذب العام. علام يدل ذلك؟ 37. وَصَف هذا الفصل طريقة كولوم لشحن کرتین A و B ، بحيث تكون الشحنة على تقويم الفصل 2 b. تقليل الشحنتين 9 و 9 إلى النصف. مضاعفة r ثلاث أمثالها. d تقليل r إلى النصف. مضاعفة و ثلاث أمثالها و إلى المثلين. الكرة B نصف الشحنة على الكرة A تماما. اقترح 42 البرق إذا نقلت صاعقة برق قوية شحنة مقدارها طريقة تطبقها لتصبح شحنة الكرة B مساوية ثلث شحنة الكرة A. .38 قاس كولوم انحراف الكرة A عندما كان للكرتين 25C إلى الأرض فما عدد الإلكترونات المنقولة؟ 43. الذرات إذا كانت المسافة بين إلكترونين في ذرة m 10-10×1.5 فما مقدار القوة الكهربائية بينهما ؟ A و B الشحنة نفسها، وتبعد إحداهما عن الأخرى 44. شحنتان کهربائیتان مقدار كل منهما C 105×2.5 والمسافة بينهما cm 15. أوجد القوة التي تؤثر في كل منهما؟ مسافة مقدارها .. ثم جعل شحنة الكرة B تساوي ثلث شحنة الكرة .A كم يجب أن تكون المسافة 45. إذا كانت القوة التي تؤثر في كل من الشحنتين الجديدة بين الكرتين بحيث تنحرف الكرة A بمقدار 8.0x10 و 3.0x10 تساوي 100×2.4 مساو لانحرافها السابق؟ فاحسب مقدار المسافة بينهما. 39. يؤثر جسمان مشحونان أحدهما في الآخر بقوة 46. إذا أثرت شحنتان موجبتان متماثلتان كل منهما مقدارها 0.145 عندما كانا على بعد معيّن أحدهما من الآخر. فإذا قُرب أحدهما إلى الآخر بحيث أصبحت المسافة بينهما ربع المسافة السابقة فما مقدار القوة المؤثرة في كل منهما؟ 40 القوى الكهربائية بين الشحنات كبيرة جدا عند مقارنتها بقوى الجاذبية بينها، ومع ذلك لا نشعر عادة بالقوى الكهربائية بيننا وبين المحيط من حولنا، إلا أننا نشعر بتأثيرات قوى الجاذبية مع الأرض. فسّر ذلك. إتقان حل المسائل 22 القوة الكهربائية 41. شحنتان کهربائیتان ۹۸ و 4، تفصل بينهما مسافة ، ويؤثر كل منهما في الآخر بقوة مقدارها F. حلل قانون كولوم، وحدد القوة الجديدة التي تنتج تحت الظروف الآتية: a مضاعفة الشحنة 4 مرتين. في الأخرى بقوة تنافر مقدارها 10×6.4، عندما كانت إحداهما تبعد عن الأخرى مسافة 10-10m×3.8، فاحسب مقدار شحنة كل منهما. 47. تسحب شحنة موجبة مقدارها 3.0C بشحنتين سالبتين، كما هو موضح في الشكل 16-2، فإذا كانت إحدى الشحنتين AC 2.0 - تبعد مسافة 0.050m إلى الغرب، وتبعد الشحنة الأخرى C 4.0 - مسافة 0.030m إلى الشرق فما مقدار واتجاه القوة المحصلة المؤثرة في الشحنة الموجبة ؟ -4.0 μC +3.0 μC 0.030m 0.050m الشكل 16-2 -2.0 μC وزارة التعليم 275 Ministducation 2023-1445

تقويم الفصل 2 48. يوضح الشكل -17-2 كرتين مشحونتين بشحنتين .52 تؤثر قوة مقدارها 0.360 في كرة صغيرة شحنتها موجبتين، شحنة إحداهما تساوي ثلاثة أمثال شحنة الأخرى، والمسافة بين مركز يهما cm 16. إذا كانت القوة المتبادلة بينهما 0.28N فما مقدار الشحنة على كل منهما ؟ 30 16 cm الشكل 17-2 q 49. الشحنة على عملة نقدية ما مقدار الشحنة المقيسة بالكولوم للإلكترونات الموجودة في قطعة نقدية مصنوعة من النيكل؟ استخدم الطريقة الآتية لتجد الإجابة: 2.4AC، وذلك عند وضعها على بعد cm 5.5 من مركز كرة ثانية مشحونة بشحنة غير معروفة ما مقدار شحنة الكرة الثانية ؟ .53 کرتان متماثلتان ،مشحونتان، المسافة بين مركزيهما cm .12 . إذا كانت القوة الكهربائية بينهما 0.28 فما شحنة كل كرة؟ 54 في التجربة المستخدم فيها جهاز كولوم، يبعد مركز كرة شحنتها 10C×3.6 مسافة cm 1.4 عن مركز كرة ثانية غير معلومة الشحنة. إذا كانت القوة بين الكرتين 10×2.7 فما شحنة الكرة الثانية؟ 55. إذا كانت القوة بين بروتون وإلكترون 100N×3.5 فما المسافة بين الجسيمين؟ التفكير الناقد a. أوجد عدد الذرات في قطعة النقد إذا كانت 56. تطبيق المفاهيم احسب نسبة القوة الكهربائية كتلة القطعة 58، منها %75% نحاس، أما الـ 25% المتبقية فمن النيكل، لذا تكون كتلة كل مول من ذرات القطعة g.62. إلى قوة الجاذبية بين الإلكترون والبروتون في ذرة الهيدروجين. . أوجد عدد الإلكترونات في قطعة النقد، علما 57 حلل واستنتج وضعت الكرة A التي تحمل شحنة أن متوسط عدد الإلكترونات لكل ذرة يساوي .28.75 . أوجد شحنة الإلكترونات بالكولوم مراجعة عامة 50. إذا لامَسَت كرة فلزية صغيرة شحنتها 105C×1.2 كرة مماثلة متعادلة، ثم وضعت على بعد 0.15m منها فما القوة الكهربائية بين الكرتين؟ 51. الذرات ما القوة الكهربائية بين إلكترون وبروتون يبعد أحدهما عن الآخر m 10×5.3؟ (هذه المسافة تساوي نصف القطر التقريبي لذرة الهيدروجين). مقدارها AC 64+ عند نقطة الأصل، ووضعت كرة ثانية B تحمل شحنة سالبة مقدارها AC 16 عند النقطة 1.00m+ على محور. أجب عن الأسئلة الآتية: .a. أين يجب وضع كرة ثالثة C شحنتها 12C+ بحيث تكون القوة المحصلة المؤثرة فيها صفرا ؟ . إذا كانت شحنة الكرة الثالثة C تساوي 6PC فأين يجب وضعها على أن تبقى محصلة القوى المؤثرة فيها صفرا ؟ . إذا كانت شحنة الكرة الثالثة سالبة ومقدارها C 12، فأين يجب وضعها على أن تبقى محصلة القوى المؤثرة فيها صفرا؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 276

58. وضعت ثلاث كرات مشحونة، كما هو موضح في الشكل 1-2 أوجد القوة المحصلة المؤثرة في الكرة B. +4.5 μC -8.2 μC 4.0 cm B 3.0 cm +6.0 μC تقويم الفصل 2 إذا كانت الشحنة الأولى 4 موجبة وتساوي 3.6C وتقع على بعد cm 2.5 من شحنة الاختبار 4 عند زاوية 35، والشحنة الثانية 9 سالبة ومقدارها C 6.6 - وتقع على بعد cm 6.8 من شحنة الاختبار عند زاوية 125 a فحدّد مقدار كل قوة من القوتين اللتين تؤثران في شحنة الاختبار 9. b. ارسم مخطط القوة. . حدد بالرسم القوة المحصلة المؤثرة في شحنة الشكل 18-2 الاختبار 4 الكتابة في الفيزياء 59. يوضح الشكل - كرتي بيلسان كتلة كل منهما 61. تاريخ العلم ابحث في الأجهزة المختلفة التي كانت 1.08، وشحنتاهما متساويتان؛ إحداهما معلّقة بخيط عازل، والأخرى قريبة منها ومثبتة على حامل عازل والبعد بين مركزيهما cm 3.0. إذا اتزنت الكرة المعلقة عندما شكل الخيط العازل الذي يحملها زاوية مقدارها 30.0 مع الرأسي فاحسب كلا مما يأتي: Fa المؤثرة في الكرة المعلقة. F المؤثرة في الكرة المعلّقة. . الشحنة على كل من الكرتين. 30.0° الشكل 19-2 3.0 cm 412 60. وضعت شحنتان نقطیتان ساکنتان 9 و 9 بالقرب من شحنة اختبار ،موجبة و مقدارها 7.2C تستخدم في القرنين السابع عشر والثامن عشر في دراسة الكهرباء الساكنة. قد تتطرق مثلاً إلى قارورة ليدن وآلة ويمشورست ناقش كيف تم بناؤهما، ومبدأ عمل كل منهما. 62 هناك قوى بين جزيئات الماء تؤدي إلى أن يكون الماء أكبر كثافة عندما يكون سائلا بين 0°C و 4°C مقارنة بحالته عندما يكون صلبا عند 0°C. هذه القوى في طبيعتها ما هي إلا قوى كهروسكونية. أبحث في القوى الكهروسكونية بين الجزيئات، ومنها قوى فان در فال وقوى الاستقطاب، وصف أثرها في المادة. مراجعة تراكمية 63. إذا أثرت شحنتان 10C×2.0 و 10×8.0 إحداهما في الأخرى بقوة مقدارها N 9.0 فاحسب مقدار البعد بينهما. (الفصل (2) وزارة التعليم Minist Education 2023-1445

اختبار مقنن أسئلة الاختيار من متعدد اختر رمز الإجابة الصحيحة فيما يأتي: 5. القوة الكهربائية المتبادلة بين جسمين مشحونين تساوي 86. إذا حُرّك الجسمان بحيث أصبحا على بعد يساوي ستة أمثال البعد الذي كانا عليه سابقا فما القوة الجديدة 1. ما عدد الإلكترونات المنتقلة من كشاف كهربائي مشحون التي يؤثر بها كل منهما في الآخر؟ بشحنة موجبة إذا كان صافي شحنته C 10×7.5؟ 10×7.5 إلكترون B 10×2.1 إلكترون 10×1.2 إلكترون D 10×4.7 إلكترون 2.4NA 14 N B 86 N C 5.2x10 N D 6 جسمان مشحونان بالمقدار نفسه من الشحنة، ويؤثر 2. إذا كانت القوة المؤثرة في جسيم شحنته C 10×5.0 كل منهما في الآخر بقوة مقدارها 90، فإذا استبدلنا نتيجة تأثير جسيم آخر يبعد عنه cm 4 تساوي بأحدهما جسما آخر له الحجم نفسه إلا أن شحنته أكبر من الجسم السابق ثلاث مرات فما القوة الجديدة التي يؤثر بها 105N×8.4 فما شحنة الجسيم الثاني؟ 4.2×10-13CA 2.0x10C B 3.0x10 CO 6.0×10C D 3. إذا وضعت ثلاث شحنات A و B و C ، على خط واحد كل منهما في الآخر؟ 10N A 30 N B 2.7x10 N C 8.1×10 N D كما هو موضح أدناه، فما القوة المحصلة المؤثرة في الشحنة 7. إذا كانت كتلة جسيم ألفا 6.68x102 kg وشحنته 10-19×3.2 فما النسبة بين القوة الكهروسكونية وقوة B؟ N 78 في اتجاه A NE 78 في اتجاه C NC 130 في اتجاه A 210ND في اتجاه C الجاذبية بين جسيمين من جسيمات ألفا؟ 1 A 4.8x10 B 2.3×1015 C 3.1x1035 D +8.5x10 c +3.1x10-C +6.4x10-C © 4.2 cm 2.9 cm 8. تسمى عملية شحن جسم متعادل عن طريق ملامسته بجسم مشحون التوصيل 4. ما شحنة كشاف كهربائي إذا كان عدد الإلكترونات B الحث الفائضة عليه 100×4.8 إلكترون؟ 3.3×10 CA 4.8×10-10 CB 7.7x10 CO 4.8x10¹0 C D التأريض التفريغ 278 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

9. ذلك أحمد بالونا بقطعة ،صوف، فشُحن البالون بشحنة سالبة ومقدارها 104×8.9. ما القوة المتبادلة بين البالون وكرة فلزية مشحونة بـ 25C وتبعد km 2 عنه ؟ اختبار مقنن 8.9×10-15 N 5.0x10N B 2.2×102 NO 5.6×10' N D الأسئلة الممتدة 10. بالرجوع إلى الرسم أدناه، ما القوة المحصلة المؤثرة في الشحنة C من قبل الشحنتين A و B؟ ضمن إجابتك رسما بيانيا يوضح متجهات القوى. Faya و Fcan وانصF ++y (m) A 0.30 -2.0μC -4.0μC C 0.40 +x (m) B -0.30 -2.0μC ارشاد أجب بتان تأكد من أنك أجبت عن السؤال الذي تطرحه المسألة. اقرأ الأسئلة والخيارات بروية وتأن. وتذكر أن حل معظم المسائل بصورة صحيحة أفضل من أن تحلها جميعها ويكون معظمها غير صحيح. وزارة التعليم Minist 279 2023-1445 lucation