مذكرة توضيحية

ستساعد البطاقات الموجودة في هذه السلسلة الطلاب على التعرف بشكل أفضل على المفاهيم الجديدة للكهرباء الساكنة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تطوير مهارات حل المشكلات وتحويل وحدات القياس والحسابات باستخدام الآلة الحاسبة.

منهجية العمل مع البطاقات

تصور تصميمات البطاقة كرتين معدنيتين تحملان شحنات كهربائية. يشار إلى قيم هذه الرسوم على البطاقات. للعثور على أحجام الكرات والمسافة بينها (مراكزها)، يتم استخدام شبكة متقلب. تشير كل بطاقة إلى طول جانب خلية هذه الشبكة. كتلة الكرة التي توجد عليها شحنة الاختبار عند النقطة B وحجم هذه الشحنة موضحة أيضًا على البطاقات.

بعد تعريف الطلاب بقانون كولوم، يوصى بالقيام بعمل مستقل باستخدام البطاقات. تم اقتراح السؤالين الأولين. يتم حساب المسافات من طول الخلايا على المقياس المناسب باستخدام نظرية فيثاغورس.

وفي المرة الثانية من المفيد استخدام البطاقات بعد دراسة مفهوم شدة المجال الكهربائي. طرح الأسئلة على الطلاب 3، 4،5. يجب على الطلاب رسم موقع جميع الشحنات في دفتر ملاحظاتهم (مبطن بمربع) ورسم المتجهات على المقياس المختارو وناقلاتهم الإجمالية. ومن المثير للاهتمام أن نطلب من الطلاب رسم الموقع التقريبي لخط التوتر الذي يمر عبر النقطة ب.

إذا كنت ترغب في ذلك، يمكنك طرح الأسئلة من 1 إلى 5 في نفس الوقت.

أسئلة لبطاقات "تفاعل الشحنات الكهربائية"

1. ما المسافة بين مراكز الكرات؟
2. ما القوة التي تتفاعل بها الشحنات المؤثرة على الكرات مع بعضها البعض؟
3. احسب شدة المجال عند النقطة B الناتجة عن كل شحنة. ارسم موقع الكرات واختبر الشحنة q في دفترك. على المقياس المحدد، ارسم متجهات الكثافة الناتجة عن كل شحنة عند النقطة B. أوجد مقدار واتجاه متجه الكثافة الإجمالي عند هذه النقطة في الحقل. ارسم الموقع التقريبي لخط التوتر الذي يمر عبر النقطة B.
4. ما القوة التي يؤثر بها المجال الكهربي على شحنة الاختبار q الموضوعة عند النقطة B؟
5. ما التسارع الذي يكتسبه الجسم الذي له شحنة اختبار q وكتلته m؟
6. تحديد أنصاف أقطار الكرات بالمقياس وحساب إمكاناتها.
7. حدد إمكانات المجال الكهربائي عند النقطتين B وC.
8. ما مقدار الشغل الذي يجب أن تبذله القوى الخارجية لتحريك شحنة الاختبار q من النقطة B إلى النقطة C؟

مثال على الحل للبطاقة رقم 8

1. المسافة بين مراكز الكرة:

10، ص = 10 سم = 0.1 م

1. معامل قوة التفاعل بين الشحنات ف 1 و س 2:

1. معامل شدة المجال الكهربائي عند النقطة B:

دعونا تصور ناقلات التوترو على الرسم على نطاق واسع (انظر الصورة)

دعونا نبني ناقل التوتريشار إلى اتجاهه في الرسم، ويتم حساب الوحدة:

لنرسم خطًا تقريبيًا لشدة المجال الكهربائي عبر النقطة B. يجب أن يكون هذا الخط مماسًا لاتجاه المتجهوعمودي على سطح الكرة التي تحمل الشحنة q 2 .

1. حجم القوة التي يؤثر بها المجال على شحنة الاختبار q عند النقطة B:

1. وحدة التسريع عند النقطة B ستكون:

1. الإمكانيات على الكرات التي تحمل شحنات ف 1 و س 2:

1. الإمكانات عند النقاط B من الرسوم q 1 و س 2 ستكون أقل بعدة مرات من إمكانات الكرات حيث أن المسافات من مراكز الكرات إلى هذه النقطة أكبر من أنصاف أقطار الكرات. في هذا المثال، 8 و 6 مرات، على التوالي. وبالتالي فإن الجهد الإجمالي عند النقطة B يساوي:

يتم تحديد الإمكانات عند النقطة C من نفس الشحنات من خلال إيجاد المسافات من الكرات إلى هذه النقطة أولاً.

13.6 سم = 0.136 م

8.06 سم = 0.081 م

1. عمل القوى الخارجية اللازمة لتحريك شحنة الاختبار q من النقطة B إلى النقطة C:

ج

مثال على تمرين مبرمج

أسئلة:

1. إمكانات المجال مع الشحنة ف 1، ف
2. إمكانات المجال مع الشحنة ف 2، ف
3. الإمكانية عند النقطة B، B
4. الإمكانية عند النقطة C، B
5. العمل على نقل الشحنة q من النقطة إلى النقطة C، μJ

إجابات البطاقات رقم 1، 3، 5، 7، 9

	4 500	22 500	7 200	2 200
	5 400	7 200		2 800
	18 000	9 000
	3 200	18 000
	22 500	3 600	2 000

الكود المراد التحقق منه:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

أجوبة البطاقات رقم 2، 4، 6، 8، 10

	9 000	54 000	12 000
	36 000	9 000		1 400
	36 000	18 000	1 700	8 200
	18 000	7 200	2 300	1 200
	27 000	45 000		2 300

الكود المراد التحقق منه:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

طلب

خيار
تهمة ف 1، 10 -9 ج	1,50	30,00	6,00	40,00	20,00	2000,00	50,00	40,00	5,00	50,00	40,00	500,00
تهمة ف 2، 10 -9 ج	1,00	20,00	10,00	20,00	20,00	3000,00	50,00	50,00	8,00	40,00	30,00	300,00
تهمة ف، 10 -9 ج	30,00	5,00	50,00	1,00	5,00	400,00	30,00	2,00	30,00	2,00	5,00	20,00
الوزن، كجم	0,0020	0,0200	0,0001	0,0050	0,0020	0,0200	0,0050	0,0500	0,0100	0,0002	0,0002	0,0020
1. المسافة بين الشحنات، م	0,05	0,10	0,10	0,20	0,08	10,00	0,16	0,10	0,20	9,90	0,50	0,80
2. وحدة قوة التفاعل، 10-5 ن	0,54	54,00	5,40	18,00	56,25	54,00	87,89	180,00	0,90	0,02	4,32	210,94
	8,00	42,00	15,00	14,00	72,00	0,75	45,00	56,00	0,88	1,50	2,00	18,00
	10,00	50,00	14,00	12,50	72,00	0,28	45,00	125,00	0,26	2,00	3,00	10,80
	12,81	65,30	20,52	18,77	86,40	0,80	72,00	136,97	0,70	3,00	3,61	23,50
4. معامل القوة المؤثرة على الشحنة، 10-5 ن	38,43	32,65	102,59	1,88	43,20	32,00	216,00	27,39	2,10	0,60	1,80	47,00
5. وحدة تسريع الشحن، 10-2 م/ث 2	19,22	1,63	1025,90	0,38	21,60	1,60	43,20	0,55	0,21	3,00	9,01	23,50
1 كيلو فولت	5,40	27,00	5,40	18,00	18,00	36,00	9,00	36,00	4,50	9,00	7,20	45,00
6. إمكانات الكرة مع الشحنة ف 2 كيلو فولت	3,60	18,00	9,00	9,00	18,00	54,00	9,00	45,00	7,20	7,20	5,40	27,00
7. المحتملة عند النقطة B، كيلو فولت	0,64	0,38	2,00	0,75	7,20	2,25	0,00	12,00	0,46	1,70	0,00	3,60
7. المحتملة عند النقطة C، كيلو فولت	0,35	1,20	2,20	0,25	2,85	1,90	0,26	8,23	0,06	2,30	0,44	4,80
8. عمل القوى الخارجية، 10-6 ج	8,70	4,10	10,00	1,00	21,75	141,20	7,71	7,54	12,00	1,20	2,20	24,00

تفاعل الشحنات الكهربائية

يوضح الشكل كرتين مشحونتين وشحنة اختبار B. حجم الشحنتين وكتلة الجسم موضحان على البطاقة. باستخدام هذه البيانات، أكمل المهام وأجب عن الأسئلة.

1 ما هي المسافة بين مراكز الكرات؟

2 ما القوة التي تتفاعل بها الشحنات المؤثرة على الكرات مع بعضها البعض؟

3 ارسم موقع الكرات وشحنة الاختبار q في دفتر ملاحظاتك، واحسب وارسم متجهات شدة المجال الكهربائي عند النقطة B من كل كرة مشحونة على مقياس محدد، وابحث عن مقدار واتجاه المتجه الإجمالي عند هذه النقطة في مجال.

4 ما القوة التي يؤثر بها المجال الكهربي على شحنة اختبار موضوعة عند النقطة B؟

5 ما التسارع الذي يستقبله الجسم ذو شحنة الاختبار q عند هذه النقطة؟ (وزن الجسم موضح على البطاقة.)؟

6 تحديد أنصاف أقطار الكرات باستخدام المقياس وحساب الجهد على الكرات بالكيلو فولت.

7 احسب إمكانات المجال الكهربائي عند النقطتين B وC.

8 ما مقدار الشغل الذي يجب أن تبذله القوى الخارجية لتحريك شحنة الاختبار q من النقطة B إلى النقطة C؟

الخيار 1

الخيار 2

الخيار 3

الخيار 4

الخيار 5

الخيار 6

الخيار 7

الخيار 8

الخيار 9

الخيار 10

1 المسافة بين مراكز الكرة:

2 معامل قوة التفاعل بين الشحنات q 1 و q 2:

3 معامل شدة المجال الكهربائي عند النقطة B:

دعونا نصور متجهات التوتر في الرسم على نطاق واسع: جانب الخلية يساوي . دعونا نبني ناقل التوتر. يشار إلى اتجاهه في الرسم، ويتم حساب الوحدة:

4 حجم القوة التي يؤثر بها المجال على شحنة الاختبار q عند النقطة B:

5 وحدة التسريع عند النقطة B ستكون:

لنرسم خطًا تقريبيًا لشدة المجال الكهربائي عبر النقطة B. يجب أن يكون هذا الخط مماسًا لاتجاه المتجه وعموديًا على سطح الكرة التي تحمل الشحنة q 2. بما أن اختبار الشحنة الإيجابية q يقترب من الشحنة السالبة q 2، فإن القوة والتسارع سيزدادان مع تحرك الشحنة q.

6 إمكانات الكرات التي تحمل الشحنات q 1 و q 2. في وحدات النظام الدولي (SI)، تحددها الصيغة: أين وحدات سي إذن

تُظهر البطاقة مكثفًا ذو لوحة متوازية. يشار إلى سمكها. يظهر شكل لوحة المكثف في مكان قريب. يتم إعطاء أبعاد اللوحة بالملليمتر. باستخدام البيانات الموجودة على البطاقة، أكمل المهام وأجب عن الأسئلة.

1 احسب المساحة النشطة للمكثف.

2 احسب السعة الكهربائية للمكثف.

3 ما هي شدة المجال بين لوحات المكثف؟

4 أوجد كمية الشحن الموجودة على لوحة المكثف.

5 ما هي القوة التي يؤثر بها مجال المكثف على الشحنة q 1، التي تظهر قيمتها على البطاقة؟

6 ما هي السعة الكهربائية بالميكروفاراد التي ستحصل عليها 100 من نفس المكثفات المتصلة على التوازي إذا تم تقليل المسافة بين الألواح إلى 0.1 مم وتم وضع ميكا بنفس السماكة بينهما. يعتبر ثابت العزل الكهربائي للميكا يساوي 6.

لقد فعلت ما بوسعي

• لقد فعلت ما بوسعي

• دع الآخرين يفعلون ما هو أفضل.

• أنا نيوتن.

• . صياغة قانون الجذب العام وكتابة صيغة تعبر عن العلاقة بين الكميات.

• 2. دراسة الجوهر المادي لثابت الجاذبية.

• 3. حدود تطبيق قانون الجاذبية العالمية

• 4. تعلم كيفية حل المشكلات باستخدام قانون الجذب العام.

ماذا سيحدث لو...؟

• ماذا سيحدث لو...؟

• لقد أسقطنا الأمتعة من أيدينا..

• لقد رمينا الكرة...

• لقد رمينا عصا أفقيا...

م. لومونوسوف

• م. لومونوسوف

• كان العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن أول من صاغ قانون الجاذبية الكونية

• - بعيدة المدى؛ - لا توجد حواجز أمامهم؛ - موجهة على طول خط مستقيم يربط بين الجثث؛ - متساوية في الحجم؛ - معاكس في الإتجاه .

تنطبق الصيغة:

• تنطبق الصيغة:

• - إذا كانت أحجام الجثث صغيرة بشكل لا يذكر مقارنة بالمسافة بينهما؛

• - إذا كان كلا الجسمين متجانسين ولهما شكل كروي؛

تنطبق الصيغة:

• تنطبق الصيغة:

• - إذا كان أحد الأجسام المتفاعلة عبارة عن كرة حجمها وكتلتها أكبر بكثير من حجم الجسم الثاني

المهمة رقم 1

• المهمة رقم 1

• احسب قوة الجاذبية بين طالبين يجلسان على نفس المكتب.

• كتلة الطلاب 50 كيلوجرامًا، والمسافة متر واحد.

• نحصل على قوة تساوي 1.67*10 -7 ن .

• القوة ضئيلة للغاية لدرجة أنه حتى الخيط لن ينكسر.

• ما القوة التي تنجذب بها عنزة العمة ماشا إلى الملفوف الموجود في حديقة بابا جلاشا إذا كان يرعى على مسافة 10 أمتار منها؟ يبلغ وزن الماعز Grishka 20 كجم، وفي هذا العام أصبح الملفوف كبيرًا وعصيرًا، ويبلغ وزنه 5 كجم.

• ما المسافة بين الكرات التي تزن كل منها 100 كجم، إذا كانت تنجذب إلى بعضها البعض بقوة مقدارها 0.01 N؟

منح: حل:

• منح: حل:

• m1=m2 =100kg من القانون العالمي

• جاذبية:

• F= 0.01N F= G*m1m2/ R2

• _____________ لنعبر عن المسافة:

• ص -؟ R = (G*m1m2/ F) ½

• دعونا نحسب:

• R = (6.67*10 -11Nm2/kg2 *100kg*100kg/0.01N)1/2

• ص = 8.2*10-3 م

• إجابة : ص = 8.2*10-3 م

• توجد كرتان متطابقتان على مسافة 0.1 m من بعضهما البعض، وتتجاذبان بقوة مقدارها 6.67*10 -15 N. ما كتلة كل كرة؟

منح: حل:

• منح: حل:

• m1=m2 = mمن القانون العالمي

• R = 0.1 م الجاذبية:

• F= 6.67*10 -15N F= G*m1m2/ R2

• _____________ لنعبر عن كتلة الأجسام:

• م-؟ م= (F*R2/ز) ½

• دعونا نحسب:

• م= (6.67*10 -15 ن*0.01م2/6.67*10 -11نم2/كجم2)1/2

• م = 0.001 كجم

• إجابة: م = 0.001 كجم

• إن اكتشاف قانون الجاذبية العالمية جعل من الممكن تفسير مجموعة واسعة من الظواهر الأرضية والسماوية:

• حركة الأجسام تحت تأثير قوى الجاذبية بالقرب من سطح الأرض؛

• حركة كواكب النظام الشمسي وأقمارها الطبيعية والاصطناعية؛

• مسارات المذنبات والنيازك.

• وظاهرة المد والجزر؛

• وتم شرح المسارات المحتملة للأجرام السماوية؛

• وتم حساب كسوف الشمس والقمر، وحساب كتل وكثافات الكواكب

دعونا نلخص:

• دعونا نلخص:

• أنشأ نيوتن

• ماذا جميع الأجسام في الكونجذب بعضها البعض بشكل متبادل.

• ويسمى الجذب المتبادل بين جميع الهيئاتالجاذبية العالمية – قوة الجاذبية .

§ 15، التمرين 15 (3، 5)

• § 15، التمرين 15 (3، 5)