ملخص الفصل ٩: المجالات الكهربائية

9-1 توليد المجالات الكهربائية وقياسها

• المجال الكهربائي خاصية للوسط المحيط بالجسم المشحون، يؤثر بقوة في أي شحنة توضع فيه، ويقاس بشحنة اختبار موجبة صغيرة جدا لا تغير توزيع الشحنات الأخرى.
• شدة المجال الكهربائي تساوي القوة المؤثرة في شحنة الاختبار مقسومة على مقدارها E = F/q′، ووحدتها N/C، واتجاهها هو اتجاه القوة على شحنة اختبار موجبة.
• تمثل خطوط المجال الكهربائي اتجاه المجال وشدته، فتخرج من الشحنة الموجبة وتدخل في الشحنة السالبة، وتتقارب حيث يكون المجال أقوى.

راجع صفحة ٢٦١ في الكتاب

9-2 تطبيقات المجالات الكهربائية

• فرق الجهد الكهربائي هو الشغل اللازم لتحريك شحنة اختبار موجبة بين نقطتين مقسوما على مقدارها ΔV = W/q′، ووحدته الفولت V ويساوي J/C.
• في المجال المنتظم يحسب فرق الجهد بالعلاقة ΔV = Ed، ولا يبذل شغل عند تحريك الشحنة على سطح تساوي الجهد.
• المكثف الكهربائي جهاز يخزن الشحنة والطاقة، وسعته الكهربائية C = q/ΔV وتقاس بالفاراد F، وتتوزع الشحنات على السطح الخارجي للموصل المصمت والأجوف.

راجع صفحة ٢٦٩ في الكتاب

مثال محلول

لوحان متوازيان المجال الكهربائي المنتظم بينهما 5000 N/C والمسافة بينهما 0.020 m. ما فرق الجهد بين اللوحين؟ وما الشغل اللازم لنقل شحنة 2.0 × 10⁻⁶ C بينهما؟

1. في المجال المنتظم ΔV = Ed = 5000 N/C × 0.020 m = 100 V.
2. من تعريف فرق الجهد W = q′ΔV.
3. نعوض: W = 2.0 × 10⁻⁶ C × 100 V = 2.0 × 10⁻⁴ J.
4. تحقق: القوة على الشحنة F = q′E = 1.0 × 10⁻² N، والشغل F × d = 1.0 × 10⁻² × 0.020 = 2.0 × 10⁻⁴ J، وهي النتيجة نفسها.

الإجابة: فرق الجهد 100 V، والشغل 2.0 × 10⁻⁴ J.