حركة دقيقة مشحونة في مجال مغناطيسي منتظم

‫الجزء الثاني ‪:‬الكهرباء التحريكية‬
‫المحور الول ‪ :‬انتقال الطاقة بالتيار الكهربائي المستمر‬
‫الوحدة ‪ : 2‬طاقة الوضع لشحنة كهربائية في مجال كهرساكن منتظم‬
‫‪ .1‬أنشطة وثائقية‬
‫‪ .1 .1‬النشاط ‪ : 1‬إثبات تعبير شغل القوة الكهرساكنة‬
‫تتح رك ش حنة ‪ q‬م ن نقط ة ‪ A‬إل ى نقط ة‬
‫‪ B‬داخ ل حي ز م ن الفض اء يع م في ه مج ال كهرس اكن‬
‫‪ . ‬لدراس ة حرك ة الش حنة ‪ q‬نخت ار‬
‫منتظ م متجهت ه ‪E‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫معلما متعامدا ممنظما ‪ RO , i , j‬حي ث ‪ i‬و ‪E‬‬
‫لهما نفس التجاه ومنحيان متعاكسان ) شكل ‪( 1‬‬
‫استثمار ‪:‬‬
‫‪ – 1‬اعط تعبير القوة الكهرساكنة‬
‫‪ – 2‬هل القوة ‪‬‬
‫‪ F‬ثابتة ؟‬
‫‪ – 3‬أكتب تعبير كل من متجهة النتقال ‪‬‬
‫‪ ‬في المعلم ‪ RO , i , j‬؟‬
‫‪ AB‬ومتجهة المجال ‪E‬‬
‫‪ – 4‬أوجد شغل القوة ‪‬‬
‫‪ F‬عند انتقال نقطة تأثيرها من النقط ة ‪ A‬ذات الفص ول ‪ x A‬إل ى النقط ة‬
‫ذات الفصول ‪ x B‬بدللة ‪ q‬و ‪ E‬و ‪ x A‬و ‪ x B‬؟‬
‫‪ – 5‬هل يتعلق شغل القوة الكهرساكنة ‪‬‬
‫‪ F‬بالمسار المتبع ؟ ماذا نقول عن القوة الكهرساكنة ؟‬
‫‪ .2 .1‬النشاط ‪ : 2‬ربط تعبير شغل قوة كهرساكنة بفرق الجهد ‪:‬‬
‫نظرا للتشابه الكبير بين قوة كولوم وقوة التجاذب الكوني‪ ،‬استعمل لبلص التعبير ‪:‬‬
‫‪ (V 0 ) : V = E.x+V 0‬ثابتة تتعلق بالحالة المرجعية‬
‫وهو تعبير الجهد الكهرساكن لشحنة كهربائية في نقطة ذات الفصول ‪ x‬من المجال الكهرساكن‪.‬‬
‫استثمار ‪:‬‬
‫‪ – 1‬اكتب تعبير الجهد الكهرساكن في النقطتين ‪ A‬و ‪ B‬؟‬
‫‪ – 2‬استنتج تعبير فرق الجهد ) ‪ (V A  V B‬بين النقطتين ‪ A‬و ‪ B‬؟‬
‫‪ – 3‬أوجد العلقة بين شغل القوة الكهرساكنة وفرق الجهد ) ‪ (V A  V B‬؟‬
‫‪‬‬
‫‪ .3 .1‬العلقة بين فرق الجهد الكهربائي وشدة المجال المنتظم ‪E‬‬
‫⃗ ( ‪⃗ )=q(V A −V B )et W AB‬‬
‫⃗‬
‫‪W AB ( F‬‬
‫⃗ ‪F )=q‬‬
‫‪E . AB‬‬
‫لدينا ‪:‬‬
‫‪⃗ . AB=E‬‬
‫⃗‬
‫⃗‬
‫‪⇒V A −V B= E‬‬
‫⃗ ( ‪.(x B− x A ). cos‬‬
‫)‪E . AB‬‬
‫‪‬‬
‫‪F‬‬
‫المطبقة على الشحنة ‪ q‬؟‬
‫‪B‬‬
‫‪ .4 .1‬مستوى متساوي الجهود‬
‫المستوى المتساوي الجهد هو مستوى كل نقاطه لها نفس‬
‫الجهد الكهربائي‪.‬‬
‫فرق الجهد بين النقطتين ‪ A‬و ‪ B‬هو ‪:‬‬
‫⃗‬
‫⃗‬
‫⃗ = ‪V A−V B‬‬
‫‪E . AB=E‬‬
‫⃗ ( ‪.(x B−x A ). cos‬‬
‫=)‪E . AB‬‬
‫‪E .( x B− x A) .cos ( Π )=0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪⇒V A =V B‬‬
‫خلةصة ‪:‬‬
‫يكون فرق الجهد الكهربائي بين نقط تين توج دان عل ى نف س المس افة بي ن الص فيحتين منع دما‪ .‬وك ل النق ط‬
‫الموجودة في مستوى عمودي على خطوط المجال لها نفس الجهد‪ .‬ويسمى ه ذا المس توى ال ذي نقط ه له ا نف س‬
‫الجهد بالمستوى متساوي الجهود‪.‬‬
‫نعتبر المستويين المتس اويي الجه د الم ارين عل ى الت والي‬
‫⃗‬
‫⃗ =) ‪(V A−V B‬‬
‫‪E . AB‬‬
‫بالنقطتين ‪ A‬و ‪: B‬‬
‫لدينا ‪:‬‬
‫⃗‬
‫⃗‬
‫) ‪x B− x A , y B − y A , z B −z A‬‬
‫(=‪E :(0 , 0 , E Z =−E ) , AB‬‬
‫وبالتالي ‪(V A−V B )=−E .( z B− z A)=E .(z A− z B)= E L :‬‬
‫‪V A−V B‬‬
‫‪L‬‬
‫=‪⇒E‬‬
‫الوحدة ‪ : 2‬طاقة الوضع لشحنة كهربائية في مجال كهرساكن منتظم‬
‫‪Prof : Saïd NADIR‬‬
‫‪www.fizikchimie-nadie.com‬‬
‫إذا افترضنا أن الصفيحتين‬
‫إحداثيات‬
‫‪E‬‬
‫و‬
‫⃗‬
‫‪AB‬‬
‫‪P‬‬
‫و‬
‫‪N‬‬
‫مستويتان ومتساويي الجهد وتفصلهما المسافة‬
‫‪d‬‬
‫فإن ‪:‬‬
‫‪⃗ )= F‬‬
‫‪⃗ . AB=q‬‬
‫⃗‬
‫⃗‬
‫⃗‬
‫‪W AB ( F‬‬
‫‪E . AB‬‬
‫في المعلم )‪ (O , ⃗i , ⃗j‬هي ‪:‬‬
‫⃗‬
‫)‪E :(E x =−E , E y =0‬‬
‫(=‪AB‬‬
‫⃗ ‪x B −x A , y B − y A) ,‬‬
‫وبالتالي ‪:‬‬
‫‪⃗ )= F‬‬
‫‪⃗ . AB=q×−E‬‬
‫⃗‬
‫) ‪⃗i .(x B− x A) ⃗i =q×E (x A− x B‬‬
‫‪W AB ( F‬‬
‫)‪⃗ )=q× E×( x A −x B‬‬
‫‪W AB ( F‬‬
‫نلحظ أن شغل القوة الكهرساكنة ل يتعلق إل بموضعي النقطتين ‪A‬‬
‫و‬
‫‪. B‬‬
‫خلةصة ‪:‬‬
‫⃗‬
‫شغل القوة الكهرساكنة ‪ F‬المطبقة على شحنة في مجال كهرساكن منتظ م مس تقل ع ن الطري ق ال ذي‬
‫تسلكه الشحنة للنتقال من الموضع البدئي إلى الموضع النهائي ‪ ،‬نقول إن القوة الكهرساكنة قوة محافظية‪.‬‬
‫‪ .2‬استنتاجات ‪:‬‬
‫‪ .1 .2‬العلقة بين شغل القوة الكهرساكنة وتغيير طاقة الوضع الكهرساكنة‬
‫لدينا ‪:‬‬
‫⃗‬
‫)‪ Δ E P =E PB−E PA=−q×(V A −V B‬و )‪W AB ( F )=q×(V A−V B‬‬
‫‪⃗ )−Δ E P‬‬
‫‪⇒W AB ( F‬‬
‫‪ .2 .2‬انحفاظ الطاقة الكلية‬
‫‪m‬‬
‫‪q‬‬
‫يمكنها أن تنتقل ف ي مج ال كهرس اكن‬
‫وكتلتها‬
‫نطبق مبرهنة الطاقة الحركية على دقيقة شحنتها‬
‫منتظم من نقطة ‪ A‬نح و نقط ة ‪ . B‬فنج د ‪ ،‬علم ا أن ه يمك ن إهم ال وزنه ا ‪ P‬أم ام الق وة الكهرس اكنة ‪F‬‬
‫وإهمال الحتكاكات ‪:‬‬
‫⃗‬
‫‪E CB −E CA=W AB ( F )=−Δ E P‬‬
‫‪⇒ E CB +E PB=E CA +E PA‬‬
‫نسمي المجموع ‪ E=E C +E P‬الطاقة الكلية لدقيقة مشحونة تخضع لقوة كهرساكنة فقط‪ .‬وبالتالي نكتب ‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪E= m.V 2+qV =Cste‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ .3 .2‬وحدة الشغل والطاقة‬
‫يكون شغل القوى الكهرساكنة المطبقة على شحن ذات رتبة ق در الش حنة البتدائي ة ‪ ، e‬ج د ص غير إذا م ا‬
‫‪. (e.v ) :‬‬
‫عبرنا عنه بالجول‪ .‬وبالتالي نعبر عن شغل القوى الكهرساكنة باللكترون ‪ -‬فولط نرمز له ب‬
‫حيث ‪:‬‬
‫‪ 19‬‬
‫‪1e.v=1,6 .10 J‬‬
‫الوحدة ‪ : 2‬طاقة الوضع لشحنة كهربائية في مجال كهرساكن منتظم‬
‫‪Prof : Saïd NADIR‬‬
‫‪www.fizikchimie-nadie.com‬‬