Physics 2 · الكهرباء
- قانون كولوم.
- المجال الكهربائي والتراكب.
- الجهد الكهربائي.
- المواسعة والطاقة في المكثف.
أهلاً! أنا المعلمة Orieb G. نراجع اليوم أساسيات الكهرباء الساكنة في Physics 2: كولوم، والمجال، والجهد، والمكثفات.
- فيزياء جامعية
- University physics
- مساق جامعي تمهيدي
- 10 مشهداً · 5 أسئلة
فيزياء 2: الكهرباء والمغناطيسية University Physics 2 (electricity & magnetism)
قانون كولوم (Coulomb's law)، المجال الكهربائي لشحنة نقطية، مبدأ التراكب (superposition) بمثال شحنتين، الجهد الكهربائي V = kq/r، المواسعة ومكثف متوازي اللوحين، والطاقة المخزنة U = ½CV².
ملاحظة: ملخص تمهيدي لموضوعات مساق جامعي، والمصطلحات بالإنجليزية كما تُدرَّس عادةً في الجامعات الأردنية. طابِقه مع مخطط المساق (syllabus) والمرجع المعتمد في جامعتك.
أهلاً بك! أنا المعلمة Orieb G.
قانون كولوم (Coulomb's law)
F = k |q₁ q₂| / r²
k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C²؛ الشحنة بالكولوم (C) والمسافة بالمتر. المتشابهة تتنافر، والمختلفة تتجاذب.
القوة بين شحنتين تتناسب مع حاصل ضربهما وعكسياً مع مربع المسافة. الشحنات المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب.
مثال محلول: قوة كولوم
q₁ = +2 μC، q₂ = −3 μC، r = 0.3 m
- |q₁q₂| = (2 × 10⁻⁶)(3 × 10⁻⁶) = 6 × 10⁻¹² C²
- F = 8.99 × 10⁹ × 6 × 10⁻¹² ÷ 0.09
- F = 0.05394 ÷ 0.09 ≈ 0.599 N
- الإشارتان مختلفتان: تجاذب.
شحنتان موجب 2 ميكرو كولوم وسالب 3 ميكرو كولوم بينهما 0.3 m: القوة نحو 0.599 N، وهي قوة تجاذب.
المجال الكهربائي (Electric field)
E = F / q₀ = k |q| / r² (N/C)
E = 8.99 × 10⁹ × 2 × 10⁻⁶ ÷ 0.09 ≈ 2.00 × 10⁵ N/C
المجال هو القوة لكل وحدة شحنة. يتجه خارجاً من الشحنة الموجبة وداخلاً نحو السالبة. لشحنة 2 ميكرو كولوم على بعد 0.3 m: نحو 2.00 × 10⁵ N/C.
مثال محلول: التراكب (Superposition)
- E₁ = k(2 × 10⁻⁶)/0.2² = 4.495 × 10⁵ N/C → +x
- E₂ = k(2 × 10⁻⁶)/0.2² = 4.495 × 10⁵ N/C → +x
- E = E₁ + E₂ = 8.99 × 10⁵ N/C → +x
عند منتصف المسافة بين موجب وسالب متساويين، المجالان في الاتجاه نفسه نحو السالبة، فنجمعهما: 8.99 × 10⁵ N/C.
الجهد الكهربائي (Electric potential)
V = k q / r (V = J/C)
كمية قياسية: نعوّض بإشارة الشحنة ونجمع جبرياً.
- q = +2 μC, r = 0.3 m: V = k q / r ≈ 5.99 × 10⁴ V
- عند P: V = k(+2 μC)/0.2 + k(−2 μC)/0.2 = 0
- لكن E ≠ 0 عند P!
الجهد كمية قياسية نجمعها جبرياً. عند منتصف المسافة بين الشحنتين السابقتين الجهد صفر، مع أن المجال ليس صفراً!
المواسعة (Capacitance)
C = Q / V · C = ε₀ A / d
ε₀ = 8.85 × 10⁻¹² F/m
C = 8.85 × 10⁻¹² × 0.02 ÷ 0.001 = 1.77 × 10⁻¹⁰ F = 177 pF
المواسعة هي الشحنة لكل فولت. لمكثف متوازي اللوحين: إبسيلون صفر في المساحة على المسافة. مساحة 0.02 m² ومسافة 1 mm تعطي 177 pF.
الطاقة المخزنة في المكثف
U = ½ C V² = ½ Q V = Q² / 2C
- Q = C V = 1.77 × 10⁻¹⁰ × 100 = 1.77 × 10⁻⁸ C
- U = ½ × 1.77 × 10⁻¹⁰ × 100² = 8.85 × 10⁻⁷ J
الطاقة المخزنة نصف C في V تربيع. المكثف السابق على 100 V يخزن شحنة 1.77 × 10⁻⁸ C وطاقة 8.85 × 10⁻⁷ J.
أخطاء شائعة
- ✗ نسيان التحويل: μC و mm. ✓ 1 μC = 10⁻⁶ C، 1 mm = 10⁻³ m.
- ✗ جمع المجالات كأعداد. ✓ المجال متجه: انتبه للاتجاه.
- ✗ إهمال إشارة الشحنة في الجهد. ✓ الجهد قياسي لكن بإشارة الشحنة.
- ✗ نسيان التربيع في r². ✓ مضاعفة المسافة تجعل القوة ربع ما كانت.
انتبه: حوّل الميكرو كولوم والملي متر إلى الوحدات الأساسية، واجمع المجالات كمتجهات، أما الجهود فكأعداد.
الخلاصة
- F = k|q₁q₂|/r²، E = k|q|/r².
- المجالات تُجمع متجهياً، والجهود جبرياً: V = kq/r.
- C = ε₀A/d، U = ½CV².
ممتاز! جرّب الاختبار القصير على الموقع، ونكمل معاً الدوائر والمغناطيسية في الدروس الخصوصية.
اختبر نفسك: فيزياء 2: الكهرباء والمغناطيسية
فيديو المساق
دروس خصوصية · مدرسة وجامعة
احجز درساً مع عريب
فيزياء وكيمياء للصف العاشر والأول الثانوي والتوجيهي، ومواد جامعية من تخصصها: دوائر كهربائية 1، وإلكترونيات 1، وC++، وفيزياء 1 و2. الحصص عن بُعد أو حضورياً، والمواعيد والتفاصيل يُتفق عليها مباشرة.