الفصل الثاني
المجال الكهربائي
(2-1) المجال الكهربائي:
تعلم أن الشحنة الكهربائية تستطيع أن تجذب أو تدفع شحنة أخرى بقوة تتوقف على مقدار كل من الشحنتين والبعد بينهما. فلو فرضنا أن شحنة كهربائية نقطية موجبة وضعت للاختبار بالقرب من جسم مشحون فإن هذه الشحنة تتعرض لقوه جذب أو دفع تنشأ عن الشحنة المو جده على الجسم وإذا نحن غيرنا موضع شحنة الاختبار بالنسبة للجسم المشحون فإن القوة الكهربائية تتغير تبعا لقانون كولوم وهذا يدل على أن شحنة الجسم تولد حولها خاصية جدية تظهر على شكل قوه كهربائية ولما كانت هذه القوة تنقص بازدياد البعد فإنه لأمر طبيعي أن يضعف الأثر الكهربائي لشحنة الجسم تدريجيا حتى يتلاشى في نقطة تبعد بعدا كافيا عنهما.
والمنطقة المحيطة بالشحنة والتي تظهر فيها آثار القوى الكهربائية على غيرها من ألشحنات تسمى بالمجال الكهربائي للشحنة.
وتعرف شده المجال الكهربائي (مـ) عند نقطة في المجال بأنها القوة التي يؤثر بها المجال على وحده الشحنات الموجبة الموضوعة في هذه النقطة.
مـ = ق\ش
لكن ق =( 9×10^9 * ش*ش.)\ف^2 حسب قانون كولوم
بالتعويضعن ق في مـ
مـ =( 9×10^9 ش*ش.)\(ف^2*ش.)
مـ =( 9×10^9 ش)\ف^2
حيث مـ شده المجال الكهربائي الناشيء عن الشحنه ش ويحدد مقدارا واتجاها
*مقدارا يحسب من العلاقه السابقه
*اتجاها ::::
1- نفرض وجود شحنه نقطيه موجبه (ش.) تبعد ف عن ش
2- نحدد اتجاه حركه (ش.) بالنسبه ل (ش)
3- اتجاه حركه (ش.) هو اتجاه المجال الكهربائي عند هذه النقطه وبصوره عامه يكون اتجاه المجال داخلا في الشحنه السالبه وخارجا من الشحنه الموجبه
وتقاس مـ بوحده (نيوتن/كولوم)
ش => الشحنه المراد حساب المجال الناشيء عنها وتقاس بالكولوم
ف=> بعد النقطه المراد حساب المجال عندها عن (ش) وتقاس بالمتر
ش.=> الشحنه النقطيه الموجبه حره الحركه والتي تتاثر في المجال الكهربائي النائي عن ش وتقاس بالكولوم
ملاحظه::: اذا كانت النقطه متأثره من أكثر من مجال نحسب المجال المحصل عن هذه النقطه باستخدام قواعد المحصله
ملاحظة::: تسمى النقطه التي يكون عندها المجال الكهربائي صفرا نقطه التعادل
(2-2) تخطيط المجال الكهربائي:
يمكن تمثيل المجال الكهربائي بيانيا لشحنة أو عدد من الشحنات بخطوط وهمية تسمى خطوط المجال الكهربائي وكل خط من هذه الخطوط يدل على الطريق الذي تسلكه وحدة الشحنات الموجبة عند تحركها في المجال الكهربائي بتأثير القوة التي يؤثر بها المجال عليها.
(2-3) صفات خطوط المحال الكهربائي:.
1- خطوط المجال تبتعد عن الشحنة الموجبة وتتجه نحو الشحنة السا لبة.
2- تتباعد خطوط المجال لشحنة مفرده كلما ابتعدنا عن الشحنة أي أن كثافتها (عددها الذي يخترق وحدة المساحه) تقل مع ازدياد بعدها عن الشحنة.
3- تتناسب شدة المجال الكهربائي طرديا مع عدد خطوط المجال المارة عموديا على وحدة المساحة أي تدل كثافة الخطوط في منطقة ما على مقدار المجال في تلك المنطقه.
4- يدل اتجاه المماس لخط المجال في نقطة ما على اتجاه المجال عند تلك النقطة.
5- خطوط المجال الكهربائي لا تتقاطع لأنه لا يكون لشدة المجال الكهرباي عند نقطة إلا اتجاه واحد.
6- يتناسب عدد الخطوط الخارجة من الشحنة الموجبة أو الداخلة في الشحنه السالبة تناسبا طرديا مع مقدار الشحنة.
(2-4)أشكال المجال الكهربائي:
يقسم المجال الكهربائي إل:
أولا::: مجالا كهربائيا منتظما
أ-وهو المجال الذي ينشأ بين صفيحتين مشحونتين متوازبتين.
ب- خطوط المجال المنتظم تكون متوازية والبعد بينها متساوي.
جـ- مقدار المجال الكهربائي المنتظم ثابت في كل نقطة تقع في المجال أي أن عددخطوط المجال التي تخترق وحدة المساحه العمودية ثابت عند أي نقطة
د- اتجاه المجال الكهربائي المنتظم ثابت في كل نقطة في المجال.
ثانيا::: مجالا كهربائيا غير منتظما
أ- وهو المجال الذي ينشأ عن الشحنات المفردة.
ب - خطوط المجال غير المنتظم تتباعد عن بعضها كلما ابتعدنا عنالشجنه
جـ- مقدار المجال الكهربائي غير المنتظم متغير في كل نقطة في المجالأي أن عدد خطوط المجال التي تخترق وحده المساحه العموديه لا يكون ثابتا
د-اتجاه المجال الكهربائي متغير في كل نقطة في المجال.
(2-5) حركة شحنه نقطيه في مجال كهربائي منتظم:
اذا وضعت شحنه نقطيهفي مجال كهربائي منتظم فان المجال سيؤثر على الشحنه بقوه كهربائيه
ق=مـ ش
وهذه القوه حسب قانون نيوتن الثاني ستكسب الشحنه تسارعا حيث
مجموع ق = ك ت
وهذا التسارع سيؤدي الى تغير سرعه الشحنه في زمن محدد وبالتالي فان الشحنه ستقطه المسافه بين اللوحين في زمن مقداره (ز) ويمكن حساب كل من (ع1,ع2,ف,ز) باستخدام معادلات الحركه
ع2= ع1+ت ز
ع2^2=ع1^2+2 ت ف
ف= ع1 ز+ 0.5 ت ز ^2
مع مراعاه كون الحوكه في بعد واحد أو في بعدين( حركه افقيه أو عموديه) كما في حركه المقذوفات.
كما ان المجال يبذل شغل على الشحنه تساوي( ق ف جتا <) حيث < الزاويه بين (ق) و (ف) ويصرف هذا الشغل كله لإكساب الجسم طاقة حركيه حيث ش( الشغل) = ط ح 2 - ط ح 1
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)