حل تطبيق المفاهيم

تطبيق المفاهيم:

52. ماذا يحدث لشدة المجال الكهربائي عندما تنقص شحنة الاختبار إلى نصف قيمتها؟

لا شيء، لأن القوة المؤثرة في شحنة الاختبار ستقل أيضاً إلى النصف، أما النسبه والمجال الكهربائي فستبقى هي نفسها.

53. هل يلزم طاقة أكبر أم طاقة أقل لتحريك شحنة موجبة ثابتة خلال مجال كهربائي متزايد؟

تتناسب الطاقة طردياً مع القوة، وتتناسب القوة طردياً مع المجال الكهربائي، لذا يلزم طاقة أكبر.

54. ماذا يحدث لطاقة الوضع الكهربائية لجسيم مشحون موجود داخل مجال كهربائي عندما يطلق الجسيم ليصبح حر الحركة؟

ستتحول طاقة الوضع الكهربائية التي للجسم إلى طاقة حركية له.

55. يبين الشكل 18–6 ثلاث كرات مشحونة بالمقدار نفسه بالشحنات الموضّحة في الشكل، الكرتان y و z ثابتتان في مكانيهما، والكرة x حرة الحركة، والمسافة بين الكرة x وكل من الكرتين y و z في البداية متساوية، حدّد المسار الذي ستبدأ الكرة x في سلوكه، مفترضاً أنه لا يوجد أي قوى أخرى تؤثر في الكرات.

ستسلك الكرة X المسار C لأنها ستتأثر بالقوتين الموضحتين بالمتجهين D و B ومحصلتهما هي المتجه C.

56. ما وحدة قياس فرق الجهد الكهربائي بدلالة C ،s ،kg ،m؟

$\begin{array}{r}\mathbf{V}=\frac{j}{c}=\frac{Nm}{c}\\ =\left(\frac{\mathbf{kg}\cdot \mathbf{m}}{s^2}\right)\left(\frac{m}{s}\right)=\frac{\mathbf{kg}\cdot \mathbf{m}}{s^2}\end{array}$

57. كيف تبدو خطوط المجال الكهربائي عندما يكون للمجال الكهربائي الشدة نفسها عند النقاط جميعها في منطقة ما؟

تكون متوازية، وتفصلها مسافات متساوية.

58. تجربة قطرة الزيت لمليكان. يفضل عند إجراء هذه التجربة استخدام قطرات زيت لها شحنات صغيرة، هل يتعين عليك البحث عن القطرات التي تتحرك سريعاً أو تلك التي تتحرك ببطء عندما يتم تشغيل المجال الكهربائي؟ وضّح إجابتك.

يتعين البحث عن القطرات التي تتحرك ببطء، فكلما كانت الشحنة أكبر كانت القوة المؤثرة فيها أكبر، ومن ثم تكون سرعتها الحدية كبيرة.

59. في تجربة ملّيكان تم تثبيت قطرتي زيت في المجال الكهربائي.

a. هل يمكنك استنتاج أن شحنتيهما متماثلتان؟

لا، قد تكون كتلتاهما مختلفتين.

b. أيّ خصائص قطرتي الزيت نِسبُها متساوية؟

نسبة الشحنة إلى الكتلة $\frac{q}{m}$، أو نسبة الكتلة إلى الشحنة $\frac{m}{q}$.

60. يقف زيد وأخيه يوسف على سطح مستوٍ معزول متلامسين بالأيدي عندما تم إكسابهما شحنة، كما هو موضّح في الشكل 19–6، إذا كانت المساحة السطحية لجسم زيد أكبر من أخيه فمن منهما يكون له كمية أكبر من الشحنات، أم سيكون لهما المقدار نفسه منها؟

يمتلك زيد مساحة سطحية أكبر، لذا سيمتلك كمية أكبر من الشحنة.

61. إذا كان قطرا كرتي ألومنيوم 1 cm و10 cm فأي الكرتين لها سعة أكبر؟

للكرة التي قطرها 10 cm سعة كهربائية أكبر، لأن الشحنات يمكنها أن تبتعد بعضها عن بعض بصورة أكبر، وهذا يقلل من ارتفاع جهدها عندما تشحن.

62. كيف يمكنك تخزين كميات مختلفة من الشحنة في مكثف؟

بصورة أكبر، وهذا يقلل من ارتفاع جهدها عندما تشحن.