أسئلة: المجال الكهربي

الإجابة الصحيحة: $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q_0}$

المجال الكهربي يُعرّف بأنه القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على وحدة الشحنة الموجبة الاختبارية $q_0$.

الإجابة الصحيحة: نيوتن / كولوم

بما أن المجال هو القوة مقسومة على الشحنة، فإن الوحدة هي نيوتن لكل كولوم.

الإجابة الصحيحة: متجهًا نحو الشحنة السالبة

اتجاه المجال هو نفس اتجاه القوة على شحنة اختبارية موجبة، والتي تُجذب نحو الشحنة السالبة.

الإجابة الصحيحة: تصبح ربع ما كانت عليه

شدة المجال تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة ($E \propto 1/r^2$)، لذا عند مضاعفة المسافة يقل المجال إلى الربع.

الإجابة الصحيحة: تدل على زيادة شدة المجال

كثافة خطوط المجال (عددها في وحدة المساحة) هي مقياس لشدة المجال الكهربي.

الإجابة الصحيحة: المجموع المتجهي للمجالات

المجال كمية متجهة، لذا يجب جمع المجالات الفردية جمعًا متجهيًا مع مراعاة الاتجاهات.

الإجابة الصحيحة: $2 \times 10^5$ ن/ك

$E = (9 \times 10^9 \times 2 \times 10^{-6}) / (0.3)^2 = 18 \times 10^3 / 0.09 = 200,000$ ن/ك.

الإجابة الصحيحة: تخرج من الشحنة شعاعيًا للخارج

الشحنة الموجبة هي مصدر للمجال، لذا تتنافر الشحنات الاختبارية الموجبة مبتعدة عنها.

الإجابة الصحيحة: $0.02$ نيوتن

$F = E \cdot q = 5 \times 10^3 \times 4 \times 10^{-6} = 20 \times 10^{-3} = 0.02$ نيوتن.

الإجابة الصحيحة: لأن لكل نقطة اتجاه مجال واحد محدد

تقاطع الخطوط يعني وجود اتجاهين مختلفين للمجال في نفس النقطة، وهذا مستحيل فيزيائيًا.

الإجابة الصحيحة: صفرًا

المجالان متساويان في المقدار ومتعاكسان في الاتجاه، فيلغي كل منهما الآخر.

الإجابة الصحيحة: لا، لا يعتمد عليها

المجال هو خاصية للمصدر $q$ والمسافة $r$ فقط، وقسمة القوة على $q_0$ تلغي تأثير الشحنة الاختبارية.

القانون: $E = k \frac{|q|}{r^2}$. التعويض: $E = \frac{9 \times 10^9 \times 8 \times 10^{-6}}{(0.4)^2}$. الحساب: $E = \frac{72 \times 10^3}{0.16} = 4.5 \times 10^5$ نيوتن/كولوم.

1. في الحالة الأولى (شحنتان موجبتان): المجال من الشحنة الأولى يتجه بعيدًا عنها، والمجال من الثانية يتجه بعيدًا عنها، فيكونان متعاكسين والمحصلة صفر. 2. في الحالة الثانية (شحنة موجبة وأخرى سالبة): المجال من الموجبة يتجه بعيدًا عنها (نحو السالبة)، والمجال من السالبة يتجه نحوها (أي في نفس اتجاه المجال الأول). 3. النتيجة: يتجمع المجالان ويكون المجال المحصل ضعف مجال الشحنة الواحدة.

من تعريف المجال: $F = E \cdot q_0$. بالتعويض: $F = 2 \times 10^3 \times 3 \times 10^{-9}$. النتيجة: $F = 6 \times 10^{-6}$ نيوتن.

تساعد في تصور المجال بصريًا، حيث يوضح اتجاه الخطوط اتجاه المجال عند أي نقطة، وتوضح كثافة الخطوط (تقاربها أو تباعدها) مقدار شدة المجال في تلك المنطقة، مما يسهل فهم توزيع المجال حول الشحنات.

المسافة من كل شحنة للنقطة $r = 0.3$ م. مجال كل شحنة: $E = \frac{9 \times 10^9 \times 3 \times 10^{-6}}{(0.3)^2} = 3 \times 10^5$ ن/ك. بما أن الشحنتين متعاكستان، يتجه المجال من $q_1$ (الموجبة) بعيدًا عنها، ويتجه المجال من $q_2$ (السالبة) نحوها؛ كلاهما في نفس الاتجاه. المحصلة: $E_{total} = E_1 + E_2 = 3 \times 10^5 + 3 \times 10^5 = 6 \times 10^5$ نيوتن/كولوم.

المجال الكهربي لشحنة موجبة يكون مبتعدًا شعاعيًا عنها (للخارج)، لأن الشحنة الاختبارية الموجبة تتنافر معها. بينما المجال الكهربي لشحنة سالبة يكون متجهًا شعاعيًا نحوها (للداخل)، لأن الشحنة الاختبارية الموجبة تنجذب نحوها.