الكهربية الساكنة وتطبيقاتها Electrostatic Static Electricity

سنقوم بإدخال مفهوم المجال الكهربي الناشئ عن الشحنة أو الشحنات الكهربية، والمجال الكهربي هو الحيز المحيط بالشحنة الكهربية والذي تظهر فيه تأثير القوى الكهربية. كما نوضح كيف نحصل على المجال الكهربائي لشحنة باستخدام قانون كولوم.

تبدأ المحاضرة بتوضيح مفهوم المجال الكهربي ومنشأه وكيف نحدده بالنسبة للشحنة الموجبة والشحنة السالبة. كما نعرفه ونعرف كيف نحسبه من خلال القوة الكهربية المؤثرة على شحنة اختبار.

ندرس خواص خطوط المجال الكهربي وكيف نرسم خطوط المجال الكهربي لشحنة ولشحنتين او لأي ترتيب من الشحنات.

جل مثالين لإيجاد المجال الكهربائي لشحنتين عند نقطة عمودية على امتداد الخط المنصف للشحنتين والمثال الثاني هو لإيجاد المجال الكهربائي لثنائي القطب الكهربائي مع شرح وتوضيح خواصه.

عند وضع شحنة في مجال كهربي خارجي فإنها تتأثر بقوة تتسبب في حركتها والشحنة الموجبة تتحرك في اتجاه المجال اما الشحنة السالبة مثل الالكترون فإنها تتحرك في عكس اتجاه المجال.

كما ندرس تأثير المجال الكهربي على ثنائي القطب الكهربي. يتأثر ثنائي القطب الكهربي بقوتين متعاكستين ولكن خط عملهما مختلف، ينتج عن ذلك ازدواج يتسبب في دوران ثنائي القطب.

مثال على ايجاد المجال الكهربائي لمجموعة من الشحنات على شكل مربع

مثالين على ايجاد المجال الكهربائي لشحنتين وايجاد النقطة التي ينعدم عندها المجال لشحنتين

حلول لمجموعة من المسائل والتمارين على المجال الكهربائي

ندرس في هذا المقطع مفهوم الفيض الكهربائي ونتعلم كيف نقوم بحساب الفيض الكهربائي الناتج عن المجال

نقوم بإيجاد الفيض الكهربائي لشحنة او مجموعة من الشحنات

نضع قانون جاوس المعتمد على مفهوم الفيض الكهربائي ونشتق قانون كولوم من قانون جاوس

سوف تجد في هذا المقطع مثالين على الفيض الكهربائي

نوضح في هذه المحاضرة ماذا يحدث للموصل المعزول عند شحنه بشحنة اضافية وماذا يحدث له عند وضعه في مجال كهربي

في هذه المحاضرة سوف نقوم بحل مجموعة متنوعة من المسائل والتمارين على قانون جاوس

توضح هذه المحاضرة مفهوم جديد في الكهربائية الساكنة وهو فرق الجهد الكهربي. شرح علاقة الجهد الكهربي مع الشغل والطاقة من خلال الامثلة التوضيحية والتشبيه لتقريب مفهوم فرق الجهد الكهربي للفهم.

توضح هذه المحاضرة كيفية تمثيل الجهد الكهربي من خلال اسطح متساوية الجهد وعلاقتها مع المجال الكهربي واهم خصائص الاسطح متساوية الجهد

نتناول في هذه المحاضرة علاقة فرق الجهد الكهربي لنقطتين في الفراغ مع المجال الكهربي في الحالة العامة. وتوضح المحاضرة بالتفصيل اشتقاق هذه العلاقة والتي سوف نبني عليها الكثير من المفاهيم لاحقا.

نقوم بحل مسألتين لتوضيح العلاقة بين المجال الكهربائي وفرق الجهد الكهربائي

توضح هذه المحاضرة اشتقاق علاقة فرق الجهد الكهربي لشحنة في الفراغ ومن ثم نطور مفهوم الجهد الكهربي لشحنة ونقوم بحساب الجهد الكهربي في نقطة نتيجة لمجموعة من الشحنات

كون الجهد الكهربي كمية متجهة فانه من السهل التعامل معه لإيجاد الجهد الكهربي لمجموعة من الشحنات حيث يتضمن الحل الجمع الجبري لتأثير كل شحنة عند النقطة المراد إيجاد الجهد الكهربي الكلي عندها.

نقوم في هذا المثال بإيجاد الجهد الكهربي لثنائي القطب الكهربي ونقارن النتيجة التي نحصل عليها مع شدة المجال الكهربي لثنائي القطب الكهربي

حل 3 تمارين على إيجاد الجهد الكهربائي عند نقطة في حالة مجموعة من الشحنات

مثال للتفكير في مفهوم المجال الكهربي ككمية متجهة والجهد الكهربي ككمية قياسية من خلال ايجاد اين يكون كلا من المجال الكهربي والجهد الكهربي لمجموعة من الشحنات مساويا للصفر.

نتعرف في هذه المحاضرة على مفهوم طاقة الجهد الكهربي وكيف نحسبها لشحنتين وأكثر. ونتعرف أيضا على معنى الإشارة السالبة والموجبة لطاقة الجهد الكهربي ودلالتها.

حساب الجهد الكلى عن نقطة تحت تأثير شحنتين ومن ثم إيجاد الشغل المبذول لتحريك شحنة ثالثة من المالانهاية إلى هذه النقطة

حساب قيمة الجهد الكهربائي عند نقطة بين شحنتين ومن ثم إيجاد طاقة الجهد الكهربائي لهما

حساب الجهد الكهربائي لنقطة تحت تأثير شحنتين ومن ثم إيجاد الشغل اللازم لنقل شحنة ثالثة من المالانهاية إلى تلك النقطة ومن ثم إيجاد طاقة الجهد الكهربائي للشحنات الثلاثة

إيجاد الجهد الكهربائي عند نقطتين تحت تأثير شحنتين ومن ثم إيجاد الشغل اللازم لتحريك شحنة من النقطة الأولى إلى النقطة الثانية

في هذه المحاضرة نقوم باشتقاق العلاقة التي نحسب فيها المجال الكهربي من الجهد الكهربي

من التطبيقات الأساسية والهامة للكهربائية الساكنة موضوع المكثفات وهو جهاز يستخدم في جميع الدوائر والتطبيقات الكهربائية، في هذه المحاضرة نتعرف على المكثف ومما يتكون ونتعلم كيف نحسب سعته الكهربائية

مبدأ توصيل المكثفات على التوازي وعلى التوالي وسلوك الشحنة وفرق الجهد على المكثفات موضح في هذه المحاضرة

مثال توضيحي لكيفية التعامل مع المكثفات في دائرة كهربائية موصلين على التوالي والتوازي، مع حساب الشحنة وفرق الجهد على كل مكثف.

هذه محاضرة مهمة تتشمل على إيجاد مقدار الطاقة الكهربائية التي يختزنها المكثف وهناك 3 صيغ لحساب هذه الطاقة تعتمد على سعة المكثف وشحنته وفرق الجهد على لوحيه

حل مثالين لتوضيح مفاهيم الطاقة الكلية وكثافة الطاقة المختزنة في المكثفات خلال عملية الشحن والتوصيل على التوالي وعلى التوازي

تختص هذه المحاضرة بالمواد العازلة غير الهواء بين لوحي المكثف ونستعرض ماذا يحدث للجهد الكهربي والشحنة والسعة عند ادخال مادة عازلة بين لوحيه وكذلك الطاقة المختزنة قبل وبعد ادخال المادة العازلة مع التفسير والتوضيح والامثلة والتمارين.

نبدأ في هذه المحاضرة مع دراسة حالة حركة الشحنة في مقطع سلك موصل ونعرف علاقة جديدة لمعدل تغير الشحنة مع الزمن وهي التيار الكهربائي

نقدم في هذا الشرح علاقة التيار الكهربي مع سرعة الانجراف للإلكترونات ونوضح مفهوم كثافة التيار الكهربائي

نوضح مفهوم مقاومة المواد للتيار الكهربي ونشرح قانون امبير والمقاومة النوعية والموصلية

حل مجموعة من الأمثلة والتمارين على المقاومة والمقاومة النوعية للمواد

تقدم هذه المحاضرة شرحا لمفهوم الطاقة الكهربائية والقدرة الكهربائية وكيف تحسب

خصائص ومزايا توصيل المقاومات على التوالي وعلى التوازي والفرق بينهم

مجموعة من الأمثلة على توصيل المقاومات على التوالي وعلى التوازي

لا توجد دائرة كهربائية تعمل الا بوجود مصدر للجهد والذي نطلق عليه القوة الدافعة الكهربائية والذي يقوم بتحريك الشحنة ويتسبب في حدوث فرق جهد على طرفي كل عنصر من عناصر الدائرة الكهربائية، سوف نتعلم كيف نحسب مقدار واشارة هذا التغير في الجهد

أمثلة محلولة لتوضيح فكرة حساب فرق الجهد على فرع في دائرة كهربائية

وضع العالم كيرشوف قاعدتين لتحليل الدوائر الكهربائية لمعرفة قيم الجهد والتيار على كل عنصر من عناصر الدائرة نوضح هاتين القاعدتين في هذه المحاضرة.

تطبيق قواعد كيرشوف على دائرة كهربائية من حلقة واحدة وعلى دائرة كهربائية من حلقتين