الطاقة الكهربائية والمكثفات

القسم 2-1  الجهد الكهربائي   ص40
درس طاقة الوضع الكهربائية 





درس طاقة الوضع الكهربائية لشحنة في المجال الكهربائي لشحنة نقطية 






درس الجهد الكهربائي 




درس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في مجال غير منتظم 



درس الموصلات المشحونة في حالة اتزان كهروستاتيكي 



تطبيق 2- أ  ص42 

طاقة الوضع الكهربائية في مجال منتظم 

المسألة رقم 1
1- يتحرك إلكترون مسافة 4.50m بعكس اتجاه مجال كهربائي منتظم شدته 325N/C جد التغير في طاقة وضع الإلكترون .
2- يتحرك جسيم مسافة 10.0m باتجاه مجال كهربائي منتظم شدته 75N/C تنقص طاقة وضعه الكهربائية بمقدارJ 4.8X10-16 ما شحنة الجسيم ؟



تطبيق 2-ب  ص44 

طاقة الوضع في مجال غير منتظم

المسائل 1و2
1- في الشكل التالي إذا كانت طاقة وضع الشحنة q تساوي ((-4.8x10-6Jوكانت المسافة بين الشحنتين 0.40m
-أما نوع الشحنة q ؟ وما مقدارها ؟

ب- إذا زيدت المسافة بين الشحنتين لتصبح 0.50m فكم يكون التغير في طاقة وضع الشحنة q ؟
2- شحنتان نقطيتان متساويتان في المقدار تفصل بينهما في الهواء مسافة 5.0cm إذا كانت طاقة الوضع الكهربائية لكل منهما بتأثير الأخرى تساوي -4.1x10-4J
-أفهل الشحنتان من النوع نفسه أم مختلفتان في النوع ؟

-بما مقدار كل من الشحنتين ؟


تطبيق 2-ج  ص46 

فرق الجهد الكهربائي في مجال منتظم

المسائل 1و2
1-ينقل إلكترون مسافة 3.0cm بعكس اتجاه مجال كهربائي منتظم فتنقص طاقة وضعه الكهربائية بمقدار 4.8x10-16J ما شدة المجال الكهربائي ؟

2- ينقل جسيم شحنته 12µc من النقطة a إلى النقطة b اللتين تقعان على خط واحد من خطوط مجال كهربائي منتظم مقدار شدته 4.0x103N/C فيقل الجهد الكهربائي المؤثر فيه بمقدار 1.0x102V
أ-ما المسافة بين النقطتين ؟ وفي اي اتجاه نقل الجسيم بالنسبة إلى اتجاه المجال ؟
ب-ما التغير في طاقة وضع الجسيم ؟




درس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في المجال الكهربائي لشحنة نقطية .


تطبيق 2-د  ص49

 فرق الجهد في مجال كهربائي غير منتظم .

المسائل رقم 1و2
1- وضعت شحنتان نقطيتان q1 وq2 في الهواء بحيث تفصل بينهما مسافة 25.0cm إذا كان الجهد الكهربائي عند نقطة تقع على الخط الواصل بينهما وتبعد عن الشحنة q1 مسافة 5.0cm يساوي 445V وكانت q2=18.0nC فما نوع الشحنة q1 وكميتها ؟
2- في الشكل المجاور إذا كانت q1=-6.0µc و q2=+9.0µc  
أ- فما فرق الجهد بين النقطتين a و b ؟
ب- أي النقطتين أعلى جهداً ؟



درس الجهد الكهربائي في المجال الكهربائي 

لموصل كروي مشحون ومعزول 



تطبيق 2-هـ  ص 51

 الجهد الكهربائي في مجال موصل كروي

المسائل رقم 1و2

1- وضعت شحنة نقطية َq=-5.0µC على بعد     1.0m من مركز موصل كروي يتصل بالأرض . نصف قطره 20.0Cm جد الشحنة التي تتكون على سطح الموصل . ( أي جسم متصل بالأرض جهده صفر ) .
2- وضع موصلان كرويان في الهواء . بحيث كانت المسافة بين مركزيهما 1.0m ثم شحن كل منهما بشحنة 8.0nC احسب فرق الجهد بين الموصلين إذا كان نصف قطر الأول 0.25m ونصف قطر الثاني 0.50m


مراجعة القسم 2-1  ص54
المسألة رقم 5 و6
5- احسب التغير في طاقة الوضع الكهربائية لشحنة q= -12µC عند نقلها من نقطة الأصل إلى النقطة (x=20.0cm,y=50.0cm) في مجال كهربائي منتظم يتجه باتجاه المحور y الموجب وشدته   N/C E=1.2x102
6- موصل كروي قطره 20.0cm يشحن بشحنة Q=-30.0nC ويحيط به الهواء . جد:
أ-الجهد الكهربائي عند نقطة تقع على سطح الموصل .
ب-التغير في طاقة وضع شحنة q=3.0x10-12cعند نقلها من نقطة بالقرب من سطحه إلى نقطة تبعد 45.0cm عن مركزه .

المسألة رقم 7
7- وضعت شحنتان q,Q في الهواء كما في الشكل إذا كان الجهد الكهربائي الكلي عند النقطة a صفراَ .
أ-احسب كمية الشحنة Q
ب-إذا نقلت الشحنة Q إلى النقطة a فهل تزداد طاقة وضعها أم تقل أم تبقى ثابتة ؟ اشرح ذلك .


القسم 2-2

 السعة الكهربائية للمكثفات

درس المكثفات وتخزين الشحنة 

درس السعة الكهربائية للمكثفات 



تطبيق 2-و  ص 60
 السعة الكهربائية
المسائل 1و2و3

1- مكثف سعته 4.5PF تتصل صفيحتاه ببطارية جهدها 12V
أ-ما كمية الشحنة على كل من صفيحتيه ؟

ب-ما مقدار الطاقة الكهربائية المختزنة في المكثف ؟
2- طلب اليك صناعة مكثف مستو سعته 1.00µF بحيث تكون المسافة بين صفيحتيه 1.00mm ما المساحة المطلوبة لكل صفيحة ؟ هل ترى جوابك معقول .
3- مكثف مستو المساحة المشتركة بين لوحيه 4.0x10-2m2
 والمسافة الفاصلة بينهما 1.00mm إذا وصل بقطبي بطارية جهدها 9.0V
أ-ما كمية شحنة المكثف ؟
ب-ما مقدار الطاقة المختزنة في المكثف ؟


مراجعة القسم 2-2  ص 60
1- افترض أن سطح الأرض وسطح طبقة من الغيوم على ارتفاع 800.0m يشكلان مكثفاً مستوياً . إذا كانت مساحة سطح طبقة الغيوم 1.00x106m2وكان مقدار شدة المجال الكهربائي الذي يجعل الهواء موصلاً للتيار الكهربائي
2.0x 106 N/C
أ-ما سعة المكثف .
ب-ما أقصى قيمة للشحنة يمكن أن تحملها الغيمة من دون أن تحدث ظاهرة البرق

2- هل تكفي صفيحة مساحتها 1.13 m2 لصناعة مكثف سعته 10.0nF شرط ألا تقل المسافة بين صفيحتيه عن 1.00mm ؟ اشرح ذلك .
3- موصل كروي نصف قطره 25cm يحيط به الهواء . ويحمل شحنة 20.0nC
أ-ما سعة الموصل ؟
ب-ما مقدار الشغل الذي بذل في شحن الموصل ؟



مراجعة الفصل 2
10- مقدار شدة المجال الكهربائي المنتظم بين صفيحتين 1.7x106N/C جد فرق الجهد بين الصفيحتين إذا كانت المسافة التي تفصل بينهما 1.5cm وما التغير الحاصل في طاقة الوضع الكهربائية لشحنة 10-6Cعند انتقالها من الصفيحة الأولى إلى الثانية بعكس اتجاه المجال الكهربائي .


11- جد في الشكل أدناه الجهد الكهربائي على النقطة P نتيجة الشحنات  الثلاث على زوايا المستطيل . وما طاقة الوضع الكهربائية للشحنة الموجبة في مجال الشحنتين السالبتين الأخريين ؟


13- ما الفرق في الجهد الكهربائي بين نقطة على مسافة 3R/2 من مركز موصل كروي نصف قطره R وشحنته Q ونقطة أخرى على مسافة R/2 من مركزه .



21-تم شحن مكثف سعته 6.0PF بواسطة بطارية فرق جهدها 12.0V ما الشحنة التي تحملها كل صفيحة من صفيحتي المكثف ؟



22- إذا كانت شدة المجال الكهربائي الذي يسبب تفريغاً كهر بائياً في مكثف هي 3X106V/M فكم يكون أقصى فرق جهد بين صفيحتيه إذا كانت المسافة بينهما 10mm



المسألة رقم 25
25- إذ كان الجهد الكهربائي عند نقطة ما في مجال شحنة نقطية يساوي 600.0V وكان مقدار شدة المجال عند النقطة نفسها 200,0N/C جد:

 أ- بعد النقطة عن الشحن .  ب-وكمية الشحنة النقطية .



26-تبلغ المسافة بين صفيحتي مكثف مستوي صفيحتاه دائريتان 3.00mm يتولد في المكثف بعد شحنه مجال كهربائي منتظم مقداره 3.0X106N/C

ما نصف قطر الصفيحة المطلوبة لتخزين شحنة µc -1.0 على الصفيحة السالبة


المسألة رقم 28
28- تبلغ مساحة مكثف مستوي 5.00cm2 والمسافة بين صفيحتيه 1.00mm يخزن المكثف شحنة 400.0pc
•ما فرق الجهد بين صفيحتي المكثف .

•ما مقدار المجال الكهربائي بين الصفيحتين .



29- يتسارع بروتون من السكون خلال فرق جهد يساوي 25700v
•ما طاقة الحركة النهائية لهذا البروتون .

•ما سرعة البروتون .



30-صفيحتان متوازيتان تحملان شحنتين مختلفتين وتفصل بينهما مسافة 5.33mm إذا كان فرق الجهد بين الصفيحتين 600.0v
•فما مقدار المجال الكهربائي بين الصفيحتين ؟
•ما مقدار القوة المؤثرة في إلكترون يوضع بين الصفيحتين عند نقطة تبعد مسافة 2.90mm عن الصفيحة الموجبة ؟

•وما طاقة وضع الإلكترون بالنسبة إلى الصفيحة السالبة .



31-وضعت ثلاث شحنات كما في الشكل أدناه على زوايا مثلث متطابق الساقين احسب الجهد الكهربائي عند منتصف قاعدة المثلث إذا كان مقدار كل من الشحنات 5.0x10-9c



32- موصلان متماثلان نصف قطر كل منهما 5.0cm وضعا في الهواء . بحيث كانت المسافة بين مركزيهما 50.0cm ثم شحن كل منهما بشحنة 1.0x10-5c احسب الجهد الكهربائي :
•عند مركز كل من الموصلين .

•عند منتصف المسافة بين مركزيهما .


المسألة رقم 33
33- كل صفيحة من صفيحتي مكثف مستو سعته 37.50pF تحمل شحنة مقدارها 1.75x10-8c
أ-ما فرق الجهد بين الصفيحتين.

ب-ما مقدار المجال الكهربائي بين الصفيحتين إذا كانت المسافة التي تفصل بينهما 6.50X10-4m؟


مسألة على المكثفات من

 تقويم الفصل 2

9- مكثف مستو هوائي مصنوع من صفيحتين دائرتين قطر كل منها m 2.50x10-3

وتفصل بينهما مسافة m 1.40x10-4
-أاحسب سعة المكثف .
-بكم من الشحنة يتخزن على كل صفيحة إذا تم وصل المكثف بفرق جهد يساوي 0.12V

ج- ما طاقة الوضع الكهربائية المختزنة في المكثف بعد شحنه بالكامل بفرق الجهد 0.12V

د-ما فرق الجهد بين نقطة تتوسط المسافة بين الصفيحتين ونقطة تبعد 1.10x 10-4

m عن إحداهما ؟

هـ-إذا فصل مصدر الطاقة من الدائرة وسمح للمكثف بتفريغ شحنة تدريجياً . فكم يكون فرق الجهد بين الصفيحتين عندما تكون الشحنة 70.7% من الشحنة الأصلية ؟
الحل :


مسألة على المكثفات الاختبار التجريبي 2010-2011

شحن مكثف مستوي بوصل صفيحتيه بقطبي بطارية فرق الجهد بين قطبيها 12.0V الرسم البياني المجاور يمثل منحنى تغيرات فرق الجهد بين صفيحتي المكثف بتغير شحنته خلال عملية الشحن . إذا كان البعد بين الصفيحتين 1.2mm فاحسب الأتي :

1- المساحة المشتركة بين صفيحتي المكثف .
2- الزيادة في الطاقة الكهربائية المختزنة في المكثف والناتجة عن زيادة شحنته من 2.0x10-11C إلى 4.0x10-11C أثناء عملية الشحن .

الحل :


مسألة امتحانات 

1-موصل كروي نصف قطره 10cm وجهده 600V والمطلوب :

1-حساب شدة المجال الكهربائي في نقطة قريبة جداً من سطحه .

2- حساب القوة المتبادلة بين شحنة الموصل الكروي وشحنة قدرها 5.0µC إذا كانت على بعد 20cm من سطح الموصل .

3- حساب الشغل اللازم لنقل الشحنة السابقة من موضعها السابق إلى نقطة تبعد من سطح الموصل 15cm

الحل : 








1-في الشكل المجاور جسيم مشحون كتلته (m=2.7x 10-26 kg) وشحنته (q=3.2x 10-19 ) بدأ حركته من السكون من ثقب في صفيحة مكثف مشحون ومفصول عن مصدر الجهد الكهربائي . أجب عما يلي :
1- ارسم على الشكل اتجاه المجال الكهربائي؟
2- ما نوع شحنة الجسيم ؟
الحل :
http://www.youtube.com/watch?v=XmshdFkrGWs


2--مكثف مستو سعتهF ( 6.4x10-12 والمسافة الفاصلة بين صفيحتيه ( d=4.0x10-3m ) احسب :
1-المساحة المشتركة لصفيحتيه .
2- الطاقة الكهربائية المختزنة في المكثف عند وصله ببطارية 12V
الحل :

4- مكثف  مستو هوائي المسافة بين لوحيه (d=0.003m) وسعته2.0x10-9F وكان المكثف متصلا ببطارية جهدها 30.0V 
1- احسب مقدار شحنة المكثف؟
2-احسب المساحة المشتركة بين لوحي المكثف .
3-احسب مقدار المجال الكهربائي بين لوحي المكثف؟
4- احسب مقدار الطاقة الكهربائية المختزنة في المكثف؟ 
5- إذا أردت أن ترفع فرق الجهد بين لوحي المكثف من 30.0V إلى 40.0V فما الشغل اللازم لذلك ؟
 6-إذا ملأ الهواء بين اللوحين بمادة عازلة فما التغير الذي يطرأ على كل من سعة المكثف وشحنته ؟ برر إجابتك .

هناك 6 تعليقات:

  1. neemo30 أكتوبر 2013 في 5:51 م

    معلمتي الفاضلة أين حل مراجعة القسم 2-2 صفحة 60 ؟ لو سمحتي :)

    ردحذف
  2. Unknown3 نوفمبر 2013 في 7:55 م

    في حلول لأسئلة ذات اجابة مطولة في تقويم الفصل ؟؟؟؟؟

    ردحذف
    الردود
    1. اسعاف إبراهيم3 نوفمبر 2013 في 10:41 م

      يوجد حل في المدونة تحت هذا العنوان
      مسألة على المكثفات من تقويم الفصل 2

      حذف
  3. Unknown6 نوفمبر 2013 في 7:26 م

    هل من الممكن أن تشرحي لنا فقرة الاتزان الكهروستاتيكي لو سمحت ؟
    و إن بفقرة ;)

    ردحذف
  4. Unknown18 أكتوبر 2014 في 4:04 م

    اذا ممكن تسوى امتحان في فصل القوى و المجالات قبل يوم الخميس
    وشكرا

    ردحذف
  5. Unknown10 نوفمبر 2018 في 10:26 ص

    ت

    ردحذف

الاشتراك في: الرسائل (Atom)