الكهربائية المحاضرة 2

قانون كولومCoulomb’s Law
في عام 1785 اجرى العالم كولوم مجموعة تجارب من اجل وضع القانون الاساسي للقوة الكهربائية بين شحنتين ساكنتين حيث استنتج

نستنج ان القوة الكهربائية بين شحنتين كهربائيتين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب الشحنتين وعكسيا مع مربع المسافة بينهما
. ثابت السماحية للفراغ
?? = 8.85 x 10-12 C2/N.m2




حساب القوة الكهربائية Calculation of the electric force
القوى الكهربية تكون ناتجة من تأثير شحنة على شحنة أخرى أو من تأثير توزيع معين لعدة شحنات على شحنة معينة q1 على سبيل المثال، ولحساب القوة الكهربية المؤثرة على تلك الشحنة نتبع الخطوات التالية:-
االقوة الكهربائية بين شحنتين Electric force between two electric charges
في حالة وجود شحنتين فقط والمراد هو حساب تأثير القوى الكهربية لشحنة على الأخرى. الحالة في الشكل Figure (a) تمثل شحنات متشابهة إما موجبة أو سالبة حيث القوة المتبادلة هي قوة تنافر Repulsive force.


Figure (a) Figure (b)
لحساب مقدار القوة المتبادلة نسمى الشحنة الأولى q1 والثانية q2
مقداراً
واتجاها
أي أن القوتين متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه.
كذلك الحال في الشكل Figure (b)والذي يمثل شحنتين مختلفتين، حيث القوة المتبادلة قوة تجاذب Attractive force. وهنا أيضا نتبع نفس الخطوات السابقة وتكون القوتان متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الاتجاه أيضاً.

Example
احسب مقدار شحنتين متشابهتين اذا كانت قوة التنافر بينهما 0.1 N والمسافة بينهما cm 50 .
Solution

Since q1=q2

q = 1.7x10-6C = 1.7?C
وهذه هي قيمة الشحنة التي تجعل القوة المتبادلة تساوي 0.1N.
القوة الكهربائية بين اكثر من شحنتين
في حالة التعامل مع أكثر من شحنتين والمراد حساب القوى الكهربية الكلية المؤثرة على شحنة q1 كما في الشكل فإن هذه القوة هي F1 وهى الجمع الاتجاهي لجميع القوى المتبادلة مع الشحنة q1 أي أن :



ولحساب قيمة واتجاه F1 نتبع الخطوات التالية:-
1) حدد متجهات القوة المتبادلة مع الشحنة q1 على الشكل وذلك حسب إشارة الشحنات وللسهولة نعتبر أن الشحنة q1 قابلة للحركة وباقي الشحنات ثابتة.
2) نأخذ الشحنتين q1&q2 أولا حيث أن الشحنتين موجبتان. إذاً q1 تتحرك بعيدا عن الشحنة q2 وعلى امتداد الخط الواصل بينهما ويكون المتجه F12 هو اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة q1 نتيجة الشحنة q2 وطول المتجه يتناسب مع مقدار القوة. وبالمثل نأخذ الشحنتين q1&q3 ونحدد اتجاه القوة F13 ثم نحدد F14 وهكذا.
3) هنا نهمل القوى الكهربائية المتبادلة بين الشحنات q2 & q3 & q4 لأننا نحسب القوى المؤثرة على q1.
4) لحساب مقدار متجهات القوة كل على حده نعوض في قانون كولوم كالتالي:-

5) تكون محصلة هذه القوى هي F1 ولكن كما هو واضح على الشكل فإن خط عمل القوى مختلف ولذلك نستخدم طريقة تحليل المتجهات إلى مركبتين كما يلي:
F1x = F12x + F13x + F14x
F1y = F12y + F13y + F14y
مقدار محصلة القوى

واتجاهها