الفصل الاول

ملخص المجالات الكهربائية وقانون جاوس فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل أول

ملخص المجالات الكهربائية وقانون جاوس فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل أول

مرفق لكم ملخص المجالات الكهربائية وقانون جاوس فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل أول مناهج الامارات .

معلومات المذكرة :

  • نوع الملف: تلخيص
  • المادة: فيزياء
  • الصف: الثاني عشر متقدم
  • الفصل الدراسي: الفصل الأول
  • صيغة الملف : pdf بي دي اف متاح للتحميل

صندوق تحميل الملف

[ التوزيعات العامة للشحنة الكهربائية ]

– حساب المجال الكهربائي الناتج عن عدد هائل من الشحنات الكهربائية عن طريق التكامل في حالة أن الشحنات مرتبة في الفراغ وموزعة بأحد الاشكال المنتظمة

  • التوزيعات في بعد واحد : تكون الشحنات مرتبة على طول سلك مستقيم
  • التوزيعات في بعدين : تكون الشحنات مرتبة على سطح جسم فلزي .
  • التوزيعات في ثلاثة أبعاد : تكون الشحنات مرتبة حجم جسم فلزي ثلاثي الابعاد.

– لأجراء عملية التكامل لحساب المجال الكهربائي عند نقطة ناتجة عن كل توزيع

  • – تقسيم الشجنة q أني عناصر dq
  • – إيجاد المجال الكهربائي الناتج عن كل عنصر شحنة كما لو كانت شحنة نقطية.

اذا كانت الشحنة موزعة بطول جسم احادي البعد( خط مستقيم ) يمكن التعبير عن الشحنة (dq)
ب بدلالة الشحنة لكل وحدة طول مضروبة في الطول وهي بالرمز 

اذا كانت الشحنة موزعة على سطح ( جسم ثنائي الأبعاد ) فسنعبر عن الشحنة (dq)
بدلالة الشحنة لكل وحدة مساحات مضروبة في المساحة وهي بالرمز

اذا كانت الشحنة موزعة على حجم ( جسم ثلاثي الأبعاد) فستعبر عن الشحنة (dq)
بدلالة الشحنة لكل وحدة حجوم مضروبة الحجم وهي بالرمز

[ القوة الناتجة عن مجال كهربائي ]

تحسب القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة نقطية q من المعادلة

  • مقدار القوة الكهربائية
  • اتجاه القوة يكون موازية لاتجاه خطوط المجال الكهربائي ويعتمد على نوع الشحنة الكهربائي
    اذا كانت الشحنة موجبة يكون اتجاه القوة باتجاه المجال الكهربائي
    اذا كانت الشحنة سالبة يكون اتجاه القوة عكس المجال الكهربائي.

حركة الالكترون فوق لوح مشحون.

  • – القوة التي يؤثر بها المجال على الالكترون من العلاقة كثافة الشحنة في اللوح و e شحنة الالكترون.
  • – يمكن حساب العجلة التي يتحرك بها الالكترون ثابتة في حالة المجال المنتظم
  •  – الطاقة الحركية K تحسب من العلاقة
  • – الالكترون فولت

ثنائي القطب في مجال كهربائي منتظم
( عزم ثنائي القطب و عزم الدوران )

  • – اتجاه القوة الكهربائية دائما مماسا لخط المجال عند النقطة وتكون ( مع أو عكس ) اتجاه المجال الكهربائي المنتظم
  • – دراسة القوى المؤثرة في ثنائي القطب وليس الناتج عنه
  • – عزم الدوران كمية متجهه له مقدار واتجاه و يساوي حاصل الضرب الاتجاهي لمتجه عزم ثنائي القطب ومتجه المجال الكهربائي
  • – تحديد اتجاه عزم الدوران: بتطبيق قاعدة أصابع اليد اليمني

[ التدفق الكهربائي ]

التدفق الكهربائي : عدد خطوط المجال الكهربائي التي تجتاز عموديا مساحة سطح ما

شدة المجال الكهربائي : عدد خطوط المجال الكهربائي التي تجتاز عمودية وحدة المساحات للسطح.

التدفق الكهربائي رمزه ي وهو كمية قياسية

متجه المجال الكهرباء Ē و
متجه السطح : Ā مقداره هو مقدار مساحة السطح A واتجاهه : هو العمود المقام على السطح

التدفق الكهربائي :
هو حاصل الضرب القياسي لمتجه المجال ومتجه المساحة

حيث Φ الزاوية المحصورة بين اتجاه المجال الكهربائي والعمود المقام على السطح ( متجه المسطح)

ملاحظات:

  1. اذا كان المجال يوازي السطح (°90 = Θ)
    0 = Φ
  2. اذا كان المجال عمودي على السطح (°0 = Θ)
    أكبر تدفق
  3. في اذا كان المجال يعمل زاوية مع السطح مثلا (°30 = Θ)

[ قانون جاوس ]

حساب التدفق الكهربائي في حالة سطح مغلق وليس مفتوح
حساب تكامل المجال الكهربائي على السطح المغلق ووحدة قياس التدفق

قانون جوس :

  • عندما يكون الجسم ذو السطح المغلق (صندوق) لا يحوي شحنات فإن التدفق الكهربائي يساوي صفر لأن محصلة المجال المؤثرة على شحنة الاختبار الموضوعة داخل الجسم تساوي صفر .
  • عندما يكون هناك شحنة داخل الصندوق ( سطح مغلق) يسمي سطح جوس

الحماية:

A المجال الكهروستاتيكي عند أي نقطة داخل موصل معزول يساوي صفر
B- تكون التجاويف داخل الموصلات محمية من المجالات الكهربائية.

  • عند وضع موصل داخل مجال كهربائي ( الموصلات تحوي الكترونات حرة) (شكل a)
  • ينشأ عن الالكترونات المتجمعة بطرف والايونات الموجبة مجالا داخل الموصل يلغي يلغي المجال الخارجD ( شكل C )

[ حالات خاصة في تماثل توزيع الشحنات ]

أولا : التماثل الاسطواني

  • حساب مقدار المجال الكهربائي الناتج عن سلك مستقيم منتظم الشحنة وله كثافة شحنة خطية حيث
  • نضع سطحياً جاوسياً على شكل أسطوانة تحيط بالسلك طولها L ونصف قطرها r
  • المجال الكهربائي الناتج عن السلك يكون شعاع عمودية على السلك
  • في حالة دوران السلك حول محور على امتداد طوله فإن شكل السلك يبقى كما هو ( تماثل دائري)
  • من حساب التكامل المغلق لسطح الأسطوانة فإن التدفق حيث مساحة سطح الأسطوانة
  • مقدار المجال الكهربائي الناتج عن طويل مستقيم و منتظم الشحنة من العلاقة

ثانيا : التماثل السطحي

حساب مقدار المجال الكهربائي الناتج عن لوح مسطح رقيق وغير موصل مساحته لانهائية ويحمل شحنة منظمة كثافة الشحنة السطحية δ وبالتالي

  • نختار سطح حاوسياً على شكل أسطوانة قائمة مغلقة مساحة مقطعها العرضي A وطولها 2r
  • يكون المجال الكهربائي عمودي على طرفي الأسطوانة وموازي لجدارها
  • باستخدام قانون جاوس(( الشحنة المحاطة بالأسطوانة وتساوي
  •  يكون المجال الكهربائي الناتج عن لوح رقيق غير موصل (مادة عازلة) شحنة لانهائي
  • مقدار المجال الكهربائي الناتج عن لوح موصل مشحون

ثالثا : التماثل الكروي

أولا: في حالة الموصلات الكروية الموصلة.

  • حساب مقدار المجال الكهربائي الناتج عن توزيع كروي (مادة موصلة متماثل الشحنة شحنته q و ونصف قطره r وكثافة الشحنة الحجمية p وتساوي q=pv وحجم الكرة
  • اذا كانت النقطة الواقعة على السطح الجاوسی r2 >r فإن المجال الكهربائي يساري
  • يكون الرسم البياني بعد النقطة عن مركز الموصل الكروي وشدة المجال الكهربائي عندها.
    r: بعد النقطة عن مركز الموصل
    R : مركز الموصل الكروي
    في حالة R>r فإن 0.0 = Er
    في حالة R ≥ r فإنه من العلاقة العامة

ثانيا: في حالة الهياكل الكروية العازلة.

  • يطبق على الهيكل الكروي العازل المشحون بشحنة موزعة بانتظام ما ينطبق على الموصلات الكروية
  • المجال الكهربائي داخل الهياكل الكروية العازلة لا تساوي صفر وانما يطبق عليها نفس العلاقات.
  • يكون الرسم البياني بعد النقطة عن مركز الهيكل الكروي العازل وشدة المجال الكهربائي

في حالة R > r فإن 0.0 E وانما يطبق عليهاو إنما يطبق عليها
في حالة R = rعند السطح فإن العلاقة 
في حالة R<r عند نقطة خارج السطح فإن

الحواف الحادة ومانعة الصواعق :

  • يكون المجال الكهربائي دائمة عمودية على أي سطح موصل مشحون.(شكل b)
  • لا يوجد مركبة للمجال الكهربائي موازية للسطح ( لا توجد قوة او مجال امتداد سطح الموصل)
  • تتوزع الشحنات على السطح الخارجي وتتركز عند الرؤوس المدية وبالتالي يكون شد المجال عندها أكبر ما يمكن ( شكل a)
  • خطوط المجال تكون متقاربة مع بعضها البعض عند النقاط الحادة. (شكل b)

مانعة الصواعق :

  • تصنع مانعات الصواعق من مواد فلزية ذات نهايات حادة
  • تشحن مانعة الصواعق ذو الحواف الحادة بشكل كبير مما ينشأ عنها مجال كهربائي شديد

تصفح أيضا:
زر الذهاب إلى الأعلى