أسئلة المحتوى وإجاباتها

قانون كولوم

أتحقق صفحة (56):

• أذكر طرائق شحن الأجسام المتعادلة بشحنة كهربائية.

1. الشحن بالدلك.
2. الشحن بالتوصيل.
3. الشحن بالحث.

• ما مقدار أقل كمية من الشحنة الكهربائية يمكن أن توجد على انفراد؟ وما الجسيمات التي تحملها؟

أقل كمية توجد على انفراد (1.6 x 10^-19 C)، ويحمل هذا المقدار كلّ من الإلكترون والبروتون.

أفكر صفحة (57):

بناءً على العلاقة الرياضية لقانون كولوم، أبيّن ما يحدث للقوة الكهربائية الناشئة بين شحنتين تفصلهما مسافة في الهواء؛ عندما أضع بينهما مادّة من المطاط سماحيتها الكهربائية تساوي 3 أضعاف سماحية الهواء.

عندما أستخدم مادة عازلة سماحيتها ($\epsilon =3{\epsilon }_0$)، فإن القوة ($F^{\mathrm{\prime }}$) تصبح ثلث القوة في حالة الهواء:

$F^{\mathrm{\prime }}=\frac{Q_1{Q}_2}{4\pi \epsilon r^2}=\frac{Q_1{Q}_2}{4\pi 3{\epsilon }_0{r}^2}=\frac{1}{3}F$

تمرين صفحة (60):

(3) شحنات تقع جميعها على محور (x) في الهواء، يبين الشكل مقاديرها وأنواعها والمسافات الفاصلة بينها. أجد مقدار القوة المحصلة المؤثرة في الشحنة (Q₁)، وأحدد اتّجاهها.

سأستعمل الرمز F₂₁ لتمثيل القوة التي تؤثر بها الشحنة Q₂ في الشحنة Q₁ ، وأستعمل الرمز F₃₁ لتمثيل القوة التي تؤثر بها الشحنة Q₃ في الشحنة Q₁ .

$\begin{array}{rl}& F_{21}=k\frac{Q_1{Q}_2}{r_1^2}\\ & F_{12}=9\times {10}^9\times \frac{3\times {10}^{-6}\times 1\times {10}^{-6}}{(0.3{)}^2}\\ & F_{12}=3\times {10}^{-1}\mathrm{N}\end{array}$

بما أن الشحنتين (Q₁ , Q₂) مختلفتان في النوع؛ فإن القوة الناشئة بينهما تكون تجاذباً، أيّ إن القوة  F₂₁تكون باتجاه محور (x) السالب.

$\begin{array}{rl}& F_{31}=k\frac{Q_3{Q}_1}{r_2^2}\\ & F_{31}=9\times {10}^9\times \frac{1.5\times {10}^{-6}\times 3\times {10}^{-6}}{(0.9{)}^2}\\ & F_{31}=0.5\times {10}^{-1}\mathrm{N}\end{array}$

بما أن الشحنتين (Q₁ , Q₃) مختلفتان في النوع؛ فإن القوة الناشئة بينهما تكون تجاذباً، أيّ إن القوة F₃₁ تكون باتجاه محور (x) السالب.

$\begin{array}{rl}& F_1=F_{21}+F_{31}\\ & F_2=3\times {10}^{-1}+0.5\times {10}^{-1}=3.5\times {10}^{-1}\mathrm{N}\end{array}$

وتكون القوة المحصلة التي تؤثر في الشحنة الأولى نحو اليسار؛ أي باتجاه محور (x) السالب.