أوراق عمل وحدة المجال الكهربائي فيزياء الصف 12 عام

أوراق عمل وحدة المجال الكهربائي فيزياء الصف 12 عام

أوراق عمل وحدة المجال الكهربائي
 

المجال الكهربائي : هو منطقة من الفراغ المحيط بالشحنة ويظهر فيها أثر الشحنة الكهربائية المجال الكهربائي هي كمية متجهة ولها مقدار واتجاه 

شدة المجال الكهربائي عند نقطة : هو مقدار القوة المؤثرة في شحنة اختبارية موجبه عند تلك النقطة مقسوماً على مقدار تلك الشحنة 

اتجاه المجال الكهربائي عند نقطة : هو اتجاه القوة المؤثرة على شحنة اختيارية موجبة موضوعه عند تلك النقطة 

فسر ما يلي 

1- الشحنة الاختبارية يجب أن تكون موجبه وصغيرة ؟

…………………………………………………………..

2- شدة المجال الكهربائي عند نقطة لا يعتمد على مقدار شحنة الاختبار ؟

…………………………………………………………

ما العوامل التي يتوقف عليها شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية ؟ اختر الأجابة الصحيحة مع التفسير 

1- مقدار الشحنة الأصلية 

2- مقدار شحنة الاختبار 

3- القوة الكهربية بين الشحنتين 

4- بعد النقطة عن الشحنة 

…………………………………………………………..

لحساب شدة المجال الكهربائي الناتج عن عدة شحنات نقطية ؟

1- نوجد شدة المجال الكهربائي الناتج عن كل شحنة على انفراد عند تلك النقطة 

2- نوجد شدة المجال الكهربائي المحصل عن طريق جمع المتجهات 

ما الفرق بين شدة المجال الكهربائي والقوة الكهربائية ؟

المجال الكهربائي خاصية للمنطقة المحيطة بالشحنة الأصلية ولا يعتمد على شحنة الأختبار اما القوة الكهربائية فتعتمد على شحنة الاختبار ونوعها 

يمثل المجال الكهربائي بخطوط تعرف باسم خطوط المجال الكهربائي او الخطوط القوة 

من خلال خطوط المجال الكهربائي يمكننا معرفة 

1- إتجاه المجال : هو اتجاه المماس المرسوم عند نقطة 

2- شدة المجال الكهربائي : يتحدد عن طريق المسافات الفاصلة بين الخطوط

كلما كانت الخطوط متقاربة كان المجال قوياً 

كلما كانت الخطوط متباعدة كان المجال ضعيفاً

خصائص خطوط المجال الكهربائي 

 1- تخرج دائماً من الشحنة الموجبة وتدخل إلى الشحنة السالبة 

2-خطوط وهمية لا وجود لها في الواقع 

3- لا تتقاطع مطلقا 

4- لا تتقاطع مطلقاً 

5- تكون متقاربة في المجالات القوية ومتباعدة في المجالات الضعيفة 

5- تنتشر حول الجسم في الثلاثة أبعاد

مولد فان دي جراف  “مولد الكهرباء الساكنة ”

كيف يعمل مولد فان دي جراف؟

1- يولد الجهاز الكهرباء الساكنة إلى الحزام المتحرك في الطرف الأسفل A 

2- تنتقل الشحنات من  الحزام المتحرك إلى القبة الفلزية في الطرف العلوي 

3- يبذل المحرك الكهربائي الشغل الازم لزيادة فرق الجهد الكهربائي مما يؤدي لتراكم الشحنات في القبة الفلزية 

فسر :

1- عندما يلمس شخص قبة مولد فان دي جراف يتنافر شعر الشخص ويتغير اتجاهه ؟

……………………………………………………………..

2- لماذا تستمر الشحنات في التراكم على القبة الفلزية لمولد مولد فان دي جراف ولماذا لا تتنافر الشحنات لتعود للحزام عند النقطة B ؟

………………………………………………………………

أنواع المجال المغناطيسي 

مجال منتظم ثابت المقدار والاتجاه 

مجال غير منتظم متغير المقدار والاتجاه 

اتجاه القوة والمجال للشحنات 

الشحنة الموجبة : القوة والمجال بنفس الاتجاه 

الشحنة السالبة : القوة عكس اتجاه المجال 

المسائل :

1- ارسم خطوط المجال الكهربائي لكلا مما يأتي :

أ- شحنتين متساويين مقداراً ومتماثليت في النوع 

ب- شحنتين مختلفتين في النوع ولهما نفس المقدار 

ج- شحنة موجبة واخرى سالبة مقدراها مساوي ضعفي مقدار الشحنة الموجبة 

2- النقطتان a وb  تقعان في المجال الكهربائي للشحنة Q كما في الشكل إذا كانت شدة المجال الكهربائي عند النقطة b تساوي 900N/C فاحسب شدة المجال الكهربائي عند النقطة a ؟

…………………………………………………………

نقطة التعادل 

هي النقطة التي تكون فيها شدة المجال الكهربائي صفر ( أي إذا وضعت فيها شحنة كهربائية تكون محصلة القوي الكهربائية عليها تساوي صفراً )

ولها أربع حالات ( نفس حالات نقطة الاتزان في الوحدة الاولي )

مسألة :

في الشكل المجاور شحنتان نقطيتان تبعدان عن بعضهما مسافة 30cm فإذا كان تاثير المجال الكهربائي منعدما عند النقطة س احسب النسبة بين مقدار الشحنتين q1/q2 

………………………………………………

مسائل على المجال الناتج من الشحنات النقطية 

1- وضعت شحنة نقطية مقدارها +48.00nc على المحوx عند x=4.0 m ووضعت شحنة نقطية مقدارها -24.00nc على المحور y عند y=-6.0 m ما مقدار واتجاه المجال الكهربائي عند نقطة الأصل 

2- وضعت شحنتان نقطيتان عند زاويتي مثلث كما هو موضح في الشكل اوجد مقدار واتجاه المجال الكهربائي عند الزاوية الثالثة للمثلث 

3- وضعت شحنة مقدارها +5.00c عند نقطة الأصل ووضعت شحنة مقدارها -3.00c  عند x=1.00 عند أي مسافة محددة على امتداد المحور x سيكون المجال الكهربائي مساويا للصفر 

………………………………………………….

…………………………………………………..

اختر الإجابة الصحيحة 

1- كلا مما يلي من العوامل التي تعتمد عليها شدة المجال الكهربائي ما عدا 

نوع الوسط   مقدار الشحنة المسببة للمجال     بعد النقطة عن الشحنة المسببة للمجال    الشحنة الاختبارية 

المجال الكهربائي الناتج عن ثنائي القطب 

ثنائي القطب  الكهربائي : هو نظام مكون من شحنتين متساويتان مقداراً ومختلفتين في الأشارة بينهما مسافة 

لدنيا حالتين هنا 

الحالة الأولى : حساب المجال عند نقطة تبعد مسافة x عن مركز ثنائي قطب وعلى نفس محور ثنائي القطب إذا كانت المسافة بين قطبيه d وبشرط x>>d 

الحالة الثانية : حساب المجال عند نقطة تبعد مسافة x مركز ثنائي القطب وعمودية عليه إذا كانت المسافة بين قطبيه d بشرط ان x>>d 

القانون النهائي عندما x>>d 

عزم ثنائي القطب : كمية متجهة تساوي حاصل ضرب مقدار أحدي الشحنتين في المسافة بينهما ويتجه دائما من الشحنة السالبة إلى الموجبة عكس اتجاه المجال الكهربائي 

مسائل : 

من خلال الشكل المقابل احسب عزم ثنائي القطب الناتج عن جزئ الماء وحدد اتجاهه 

اختر الأجابة الصحيحة 

1- كلا مما يلي من خصائص عزم ثنائي القطب ما عدا 

كمية متجهة 

يتجه من الشحنة السالبة إلى الموجبة 

يساوي حاصل ضرب أحدى الشحنتين في مقدار المسافة بينهما 

يتناسب عكسيا مع المجال الكهربائي 

2- وضع ثنائي القطب كهربائي في مجال كهربائي منتظم كمافي  الشكل المجاور 

أي الأتية صحيح لحركة ثنائي القطب داخل مجال كهربائي 

يتحرك باتجاه اليمين 

يتحرك باتجاه اليسار 

يتحرك مع اتجاه دوران عقارب الساعة 

يدور عكس اتجاه دوران عقارب الساعة 

محصلة عزم الدوران داخل المجال الكهربائي 

متى تكون محصلة عزم الدوران لثنائي القطب في مجال كهربائي تساوي صفرا؟

عندما تكزن الزواية بين عزم ثنائي القطب والمجال الكهربائي تساوي 180 

اثبت ان عزم الدوران لثنائي القطب في مجال كهربائي يساوي 

ونحل المسائل عن طريق مصفوفة 

لتحديد اتجاه عزم الدوران نتبع قاعدة كف اليد اليمنى 

الأبهام : عزم ثنائي القطب المغناطيسي 

السبابة : المجال المغناطيسي 

كف اليد : عزم الدروان 

إذا كان عزم الدوران لداخل الصفحة يكون مع عقارب الساعة وإذا كان خارج من الصفحة يكون عكس عقارب الساعة 

التدفق الكهربائي 

اولاً : التدفق الكهربائي خلال سطح ثنائي الأبعاد 

لوفرضنا وجود مساحة A ويمر عليها عمودياً مجال كهربائي E فأن الفيض الكهربائي هوحاصل ضرب المجال في المساحة العمودية عليه 

ثانياً : التدفق الكهربائي خلال سطح ثلاثي ابعاد 

سطح جاوس ( سكح ثلاثي أبعاد ): هو أي سطح مغلق يحصر داخله حجم معين مثل اسطوانة كرة او حتى شكل غير منتظم مثل ثمرة البطاطس حيث يمكن اعتبار قشرة الثمرة سطح جاوس والإيجاد التدفق الكهربائي خلال السطح نستطيع إيجاده بطريقتين 

الطريقة الأولي : بحساب الشحنة الكلية المحصورة داخل السطح وقسمتها على السماحية الكهربائية للوسط 

الطريقة الثانية : بالتكامل المغلق لحاصل ضرب المجال الكهربائي في تفاضل المساحة 

مسائل : إيجاد التدفق الكهربائي داخل حيز ثلاثي الأبعاد 

1- وضعت أربع شحنات في حيز ثلاثي الأبعاد وكانت مقادير الشحنات +3q  -q +2q  -7q إذا كانت الشحنات كلها محاطة بسطح جاوس فما التدفق الكهربائي المار عبر هذا السطح 

2- تتجه مجالات كهربائية مختلفة المقادير إما إلي الداخل وإما إلي الخارج بزوايا قائمة على أوجه المكعب المبي في الشكل ما شدة المجال واتجاهه على الوجه 

F 

مكعب طول ضلعه 8cm يجتازه مجال كهربائي شدته 64 N/C 

أ) ما التدفق الكهربائي الذي يجتاز كل وجه من اوجه المكعب 

ب) ما التدفق الذي يجتاز المكعب 

مكعب طول ضلعه 10 cm يوجد داخله شحنه مقدارها +15nc 

أ) احسب التدفق الذي يجتاز كل وجه من اوجه المكعب 

ب)احسب التدفق الكهربائي الذي يجتاز كل زواية من زوايا المكعب

حالات خاصة لتماثل توزيع الشحنة 

1- الشحنات النقطية 

المجال الكهربائي على مسافة r  من شحنة 

أو المجال الناتج عن كرة غير موصلة مشحونة على مسافة r منها أثبات 

السلك : المجال الناتج عن سلك لا نهائي على مسافة r منه 

الأسطوانه : المجال الناتج عن أسطوانه مصنته بطول لا نهائي على مسافة