هل القوة الكهروستاتيكية محافظة: 3 مفاهيم مهمة


An القوة الكهروستاتيكية والتي تسمى أيضًا قوة كولومبية ذات طبيعة محافظة. دعونا نرى كيف يتم الحفاظ على القوة الكهروستاتيكية بالتفصيل أدناه.

القوة الكهروستاتيكية ، والمعروفة أيضًا باسم القوة الكولومبية ، محافظة بطبيعتها ، مما يعني أن إجمالي مقدار العمل المبذول لتحريك الشحنة q من مكان إلى آخر مستقل عن المسار المتخذ.

الصور: مايك رن, قوة كهربائية جذابة بين الشعر والبالون, CC BY-SA 4.0

كيف يتم الحفاظ على القوة الكهروستاتيكية؟

قبل فهم كيف تكون القوة الكهروستاتيكية محافظة ، أولاً ، دعونا نفهم معنى القوة المحافظة.

هي القوة الكهروستاتيكية المحافظة
  • القوة المحافظة: يُقال أن القوة متحفظة عندما لا يتأثر إجمالي الجهد المطلوب لنقل جسيم بين موقعين بمسار الجسيم.
  • لذا ، دعونا نعود إلى المناقشة الفعلية حول ما إذا كانت القوة الكهروستاتيكية متحفظة. 
    التفسير هو أن القوة الكهروستاتيكية محافظة لأنه يفي بالمبدأ المذكور أعلاه ولا ينتهكه. دعونا نوضح هذا بمثال.

الحفاظ على القوة الكهروستاتيكية:

دعونا نفكر في نظام الشحنتين اللتين نأخذ منه وحدة شحنة موجبة "Q" من الموضع A إلى الموضع B في خط مستقيم ثم من الموضع b إلى الموضع A بأي مسار آخر ، كما هو موضح في الشكل أدناه . ثم يجب أن يكون العمل المنجز لتولي المسؤولية من مكان إلى آخر عبر مسار مغلق مساويًا للصفر. إذا حدث ذلك ، فهذا يعني أن القوة الكهروستاتيكية متحفظة.

الآن من الشكل أعلاه يمكننا كتابة ذلك ، إذا أخذنا المسؤولية Q من A إلى B ،

WAB = العمل المنجز في تولي المسؤولية Q من الموضع A إلى الموضع B

WAB  = س (الخامسA - فB) …… (1)

وبالمثل ، إذا أخذنا المسؤولية Q من B إلى A ،

WBA  = العمل المنجز لتحمل المسؤولية Q من الموضع B إلى الموضع A

WBA = س (الخامسB - فA) …… (2)

(بما أن فرق الجهد هو العمل المنجز لكل وحدة شحنة)

لذلك ، يمكن حساب إجمالي أو صافي العمل المنجز على مسار مغلق على النحو التالي ،

W = WAB+ ثBA

لذلك عن طريق إضافة المعادلة 1 والمعادلة 2 نحصل عليها ،

W = Q (V.A - فB) + Q (V.B - فA)

∴ W = Q [V.A - فB + الخامسB - فA ]

∴ W = Q [0]

∴ W = 0

إجمالي العمل المنجز هو صفر لأن الجهد المطلوب لتحريك الشحنة Q من A إلى B لا يعتمد على المسار ، وبالتالي يُقال أن القوة الكهروستاتيكية متحفظة.

ملحوظة: لقد تعلمنا بالفعل أن التجاذب الكهروستاتيكي بين شحنتين نقطيتين يعمل دائمًا على طول الخط الذي يربط بينهما وأنه أيضًا زوج عمل-تفاعل. هذا هو السبب في أن القوة الكهروستاتيكية يشار إليها باسم القوة المركزية. ومرة أخرى ، إنها حقيقة راسخة القوة المركزية هي بطبيعتها محافظة.


الاسئلة المتكررة

س: ما هي القوة الكهروستاتيكية أو القوة الكولومبية؟

الجواب: لحساب القوة التي تحدث بين جسيمين مشحونين كهربائيًا وثابتين في الفضاء.

"ينص القانون على أن حجم القوة الكهروستاتيكية للتجاذب أو التنافر بين شحنتين نقطيتين يتناسب طرديًا مع حاصل ضرب مقادير الشحنات ويتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما."

حيث K (ثابت كولوم) ≈ 8.988 × 10 نيوتن متر مربع C⁻² ،

qو1 q2 = مقادير الشحنات 

و r = المسافة بين الشحنتين.

عندما يتم توصيل شحنتين بواسطة خط مستقيم ، يتم توجيه القوة في مسار مستقيم بينهما. تكون القوة المبذولة منفرًا عندما تكون الشحنات متطابقة ، وتكون القوة جذابة في حالة الشحنات المعاكسة.

س: ما معنى المجال الكهربائي؟

الجواب: المجال الذي تصادفه الجسيمات المشحونة الأخرى.

المجال الكهربائي هو مجال أو منطقة مجاورة حيث يشعر الجسيم المشحون ببعض القوة المؤثرة عليه.

يمكن إنتاج الحقول الكهربائية بواسطة الشحنات الكهربائية أو المجالات المغناطيسية المتغيرة بمرور الوقت ، اعتمادًا على مصدرها.

يتم إعطاء المجال الكهربائي بواسطة ،

ه = ف / ف 

حيث ، E = المجال الكهربائي ، F = قوة كولوم و q = شحنة اختبار الوحدة

س: ما هي الأمثلة المختلفة للقوى المحافظة؟

الجواب: فيما يلي أمثلة على القوى المحافظة

س: ما هي أمثلة القوة الكهروستاتيكية؟

الجواب: يمكننا ملاحظة القوة الكهروستاتيكية في أشياء حياتنا اليومية.

  1. عندما نفرك المشط على الشعر الدهني على الرأس ، ثم إذا تم وضع هذا المشط بالقرب من قطع الورق الصغيرة ، فقد لوحظ أن القطع الصغيرة تنجذب إلى المشط. يحدث هذا بسبب القوة الكهروستاتيكية المتولدة بين هذه الأجسام.
  2. إذا فرك بالونان على بعضهما البعض ، فيبدو أنهما ينجذبان لبعضهما البعض.
  3. إضاءة في السماء.

س: ما معنى القوة والميدان؟

الجواب: القوة والمجال شيئان مختلفان.

القوة: القوة هي الشيء الذي يمكن أن يحرك الجسم بعد تطبيقه.

الحقل: الحقل هو مفهوم أو كيان رياضي يشير إلى مساحة تحتوي كل نقطة فيها على قيمة.


برجكتا غارات

أنا برجكتا غارات. لقد أكملت التخرج بعد التخرج في الفيزياء في عام 2020. أعمل حاليًا كخبير في مادة الفيزياء من أجل Lambdageeks. أحاول أن أشرح موضوع الفيزياء الذي يسهل فهمه بطريقة بسيطة.

آخر المقالات