מטען חשמלי

תמליל

1 מבוא לאקטרוסטטיקה. מושגים.

2 מטען חשמלי מטען חשמלי הוא תכונה פיזיקלית של חומר,הגורמת לאינטראקציה עם מטענים אחרים. קיימים שני סימנים של מטענים חשמליים חיובי ושלילי.

3 מבנה האטום פרוטון - חיובי נויטרון ניטרלי אלקטרון - שללי מטען הפרוטון שה למטען האלקטרון בערך מוחלט

4 אטום ניטרלי :כמות הפרוטונים שווה לכמות האלקטרונים e - n 0 P + P+ n 0 e-

5 יון חיובי :כמות הפרוטונים גדולה מכמות האלקטרונים n 0 P + P+ n 0 e-

6 יון שלילי :כמות הפרוטונים קטנה מכמות האלקטרונים e - P + n 0 P+ e - n 0 e-

7 גופים טעינת גרעינים של אטומים שונים מפעילים על האלקטרונים שלהם כוחות שונים,לכן במגע )שפשוף (אלקטרונים מחומר אחד יכולים לעבור לחומר אחר אטום שמאבד אלקטרון הופך ליון חיובי,מפני שכמות הפרוטונים החיוביים נשארת ללא שינוי וכמות האלקטרונים קטנה אטום שמקבל אלקטרון מאטום אחר הופך ליון שלילי מטען חשמלי :תכונה הנובעת מעודף או מחוסר באלקטרונים

8 סימני מטענים חשמליים להעתיק אם גוף טעון במטען חיובי זה אומר שיש לו חוסר אלקטרונים )בהשוואה לכמות הפרוטונים( אם גוף טעון במטען שלילי זה אומר שיש לו אלקטרונים )בהשוואה לכמות הפרוטונים( עודף רק אלקטרונים יכולים לעבור מגוף אחד לשני,אבל להמחשה נגיד שגם מטענים חיוביים וגם שליליים יכולים לנוע גם בתוך הגוף וגם בין גופים שונים

9 יחידת מדידה של מטען חשמלי יחידת מדידה של מטען חשמלי היא קולון (C) על שמו של פיזיקאי צרפתי שלראשונה חקר את הכוחות שפועלים בין גופים טעונים בצורה כמותית. מסיבות היסטוריות,קולון הוא לא יחידה בסיסית בפיזיקה ומוגדר דרך אמפר) A ) קולון אחד הוא מטען שעובר דרך שטח חתך של תיל בשנייה אחת אם זורם בו זרם של אמפר אחד

10 הכוח החשמלי פועל רק בין מטענים חשמליים )גופים טעונים( מכוון בקו שמחבר בין מרכזי הגופים ԦF ԦF ԦF ԦF ԦF Ԧ F

11

12 מכשירים למדידת מטען חשמלי אלקטרוסקופ אלקטרומטר

13 הדגמת אלקטרומטר

14 מטען אלמנטרי להעתיק מטען אלמנטרי בגודלו,אך חיובי מטען האלקטרון.לפרוטון בסימנו. זהה מטען יש הגופים כל מטענים של כפולות שלמות של מטען אלמנטארי. כדי לחשב את הכמות של האלקטרונים "העודפים "או "החסרים "בגוף,צריך לחלק את המטען של גוף בקולון במטען אלמנטרי של האלקטרון.

15 להעתיק חוק שימור המטען החשמלי מטענים אינם נוצרים יש מאין ואינם נעלמים.הם יכולים,בתנאים מתאימים,לעבור מגוף לגוף. סה"כ מטען חשמלי במערכת סגורה לא משתנה.

16 חוק שימור המטען החשמלי במערכת משתנה לא המטען כמות סגורה לדוגמה :ישנם שני גופים -אחד ניטראלי ושני טעון מטען 5 מיקרו קולון.מחברים בניהם.מתרחש פיזור חדש של המטענים,אבל בשני הגופים המטען הכולל נשאר 5 מיקרו קולון.

17 /start_new/58a7ebaeb2798b f206 Join.quiziz.com

18 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית

19 קיטוב חשמלי מדד מיקרוסקופי להפרדה בין מטענם חיוביים ושלילים להעתיק

20 השראה אלקטרוסטטית תפעה שבה מתרחש קיטוב חשמלי של גוף ניטרלי בקרבת גוף טעון להעתיק

21 השראה אלקטרוסטטית -הדמי

22 גוף ניטרלי נמשך לגוף טעון

23 קיטוב חשמלי על ידי השראה: מבדדים )4( חומרים, העשויים מלכתחילה ממולקולות מקוטבות, כלומר מולקולות שאינן סימטריות מבחינה חשמלית, כמו מולקולות מים )איור(, מסתדרות בהתאם למשיכת הגוף הטעון, ובכך נוצר קיטוב של זרם המים, לכן הכוח הפועל גדול יותר. מולקולת מים אם כן, מדוע גופים נייטרליים נמשכים )מושכים( אל גוף טעון. הסברנו, הכוח חזק כאשר הגופים הנייטרליים עשויים מחומרים מוליכי חשמל, מולקולות מקוטבות, ועוד יותר חלש ביתר המבדדים. כמו מתכות, חלש יותר במבדדים בעלי

24 קיטוב חשמלי על ידי השראה: מבדדים )2(- דוגמא למה בלון טעון )עודף מטען שלילי, למשל( נצמד לקיר?

25 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית 1 שלב שני כדורים מוליכים ניטראליים )כמות מטענים חיוביים ושליליים בכל כדור שווה( נמצאים במגע.

26 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית שלב 2 שני כדורים מוליכים נמצאים במגע.מקרבים אליהם מוט טעון חיובי ובכדורים מתרחש קיטוב חשמלי עקב השראה אלקטרוסטאטית :מטענים שליליים עוברים לכדור הימני ובכדור השמאלי נוצר חוסר של מטענים שליליים,כלומר עודף של חיוביים.

27 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית 3 שלב מפרידים בין הכדורים ואז מסלקים את המוט.הכדורים נשארים טעונים כל אחד במטען זהה בגודלו והפוך בסימנו.

28 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית גופים ניטראלים הפעם אותם כדורים מחוברים אחרת.שוב מקרבים מוט טעון במטען חיובי.

29 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית מפרידים בין הכדורים

30 קיטוב חשמלי והשראה אלקטרוסטטית מסלקים את המוט. הכדורים נשארים ניטראליים

31 ד) א) ג) הדגמה: טעינה בהשראה )1(- שני מוליכים ומוט טעון במטען שלילי מקרבים מוט טעון שלילית אל ב) ) הפחיות- תהליך של קיטוב. ) שני כדורים נייטרליים נוגעים זה בזה לאחר סילוק המוט, פחית אחת תהיה טעונה חיובית והשנייה שלילית. ) מפרידים בין הפחיות בנוכחות המוט הטעון. )

32 השראה אלקטרוסטטית

33 הדגמה: טעינה בהשראה והארקה - כדור מוליך בודד טעינה של גוף בודד יכולה להתבצע על ידי השראה )שיוצרת קיטוב( ובו זמנית- הארקה. הארקה היא תהליך של העברת מטענים אל האדמה או ממנה באמצעות מגע של מוליך )למשל- גוף האדם( דוגמא: ה ד ג ב א טעינת גוף יחיד בהשראה באמצעות הארקה ומוט שלילי ה ד ג ב א טעינת גוף יחיד בהשראה באמצעות הארקה ומוט חיובי

34

35 /start_new/58a8605ffe4743d5 77f2cce6 Join.quiziz.com

36 חוק קולון

37 חוק קולון F k מאפשר לחשב את גודלו של כוח המשיכה או הדחייה בין גופים טעונים כוח משיכה או דחייה שבין שני מטענים נקודתיים,עומד ביחס ישר למכפלת המטענים וביחס הפוך לריבוע המרחק שביניהם q 1 q 2 כוח חשמלי המקדם בחוק קולון q r מטעני הגופים מרחק בין מרכזי הגופים r

38 מכשיר מאזני פיתול למדידה של קולון בחוק קבוע להעתיק כוח הפועל בין שני מטענים נקודתיים בעלי מטען של 1 קולון,הנמצאים במרחק 1 מטר ביניהם.

39 להעתיק צורה נוספת של כתיבת חוק קולון

40 סימנים בחוק קולון להעתיק לחוק קולון "מינוס"לא מציבים סימן חוק קולון מאפשר לחשב רק את גודלו של כוח לפני חישוב של גודלם,מתחשבים בסימן בשרטוט כוחות (מטענים זהים נדחים ומטענים מנוגדים נמשכים (

41 /start_new/58a86a9bb2798b f620 Join.quiziz.com

42 תרגיל 2 אטום המימן מכיל גרעין חיובי )פרוטון( ואלקטרון שלילי. על פי מודל אטום המימן של בוהר, רדיוס אטום המימן הוא 10* m )ראו תרשים(. א-מהו הכוח הפועל על האלקטרון באטום המימן, מודל זה? ב-מהי תאוצתו הרדיאלית של האלקטרון? נתון כי מסת האלקטרון היא 9.11X kg ג-מהו זמן המחזור של תנועתו? ד-מהי מהירות תנועתו? לפי

43 פתרון 2 א- מהו הכוח הפועל על האלקטרון באטום המימן, לפי מודל זה? הכוח הוא חשמלי, כאשר גודלו )בערך מוחלט( של מטען הפרוטון שווה לזה של מטען האלקטרון, ולכן מתקיים: F e = e e k r 2 F e ( ) ) = N = ( = nn הערה: בחוק קולון נהוג להציב את הערכים המוחלטים של המטען החשמלי. כאשר המטענים מנוגדים בסימנם הכוח הוא כוח משיכה, וכשהם זהים בסימנם זה כוח דחייה.

44 פתרון 2 המשך )ב( ב- מהי תאוצתו הרדיאלית של האלקטרון? נתון כי מסת האלקטרון היא 9.11X kg נחשב על פי הנתון הקודם: a R 9 FR Fe = = = = 31 m m m 2 s

45 פתרון 2 המשך )ג( a T R 2 = r ג- מהו זמן המחזור של תנועתו? מתוך הקשר בין התאוצה הרדיאלית לזמן המחזור: = = = = ar r s

46 פתרון 2 המשך )ד( ד- מהי מהירות תנועתו? מתוך הקשר בין המהירות לזמן המחזור, נקבל: v 2 r = = T = m 16 s

47 תרגיל 3 ארבעה מטענים חשמליים נקודתיים בני 3µC )מיקרו-קולון = שצלעו 0.4 מטר, כפי שמתואר בתרשים קולון( מצויים ב- 4 מהו הכוח )גודל וכיוון( הפועל על כל אחד מהמטענים השליליים? א- מה יהיו הכיוון והגודל של הכוח הפועל על כל אחד מהמטענים החיוביים? ב- פינות של ריבוע,

48 פתרון 3 א מהו הכוח א- )גודל וכיוון( הפועל על כל אחד מהמטענים השליליים? נסמן בחיצים את ווקטורי הכוחות על אחד המטענים השליליים. מטעמי סימטריה, התוצאה שתתקבל עבור מטען זה שווה לזו שעל המטען השלילי השני. נשרטט את תרשים הכוחות במערכת צירים. הכוחות F 1 ו- F 2 הם כוחות משיכה והכוח F 3 הוא כוח דחייה, בזווית של 45 מעלות ביחס לציר x )גם כן מטעמי סימטריה(. F = F F x y 3x 1 F = F F 3y 2 מתקבל:

49 פתרון 3 א- המשך נפרק לרכיבים ונסכם: (3 10 ) (3 10 ) (3 10 ) Fx = k cos 45 k = k (cos 45 1) = 0.327N (0.4 2) (3 10 ) (3 10 ) (3 10 ) Fy = k sin 45 k = k (sin 45 1) = 0.327N (0.4 2) כיוונו של השקול F הוא כמוראה בתרשים )מכוון אל מרכז הריבוע(, וגודלו : F = + = 2 2 ( 0.327) ( 0.327) N

50 פתרון 3 המשך )ב(.x ב- מה יהיו הכיוון והגודל של הכוחות הפועל על כל אחד מהמטענים החיוביים? גם כאן נעזר בשיקולי סימטריה, ונקבל תרשים כוחות דומה לזה של הסעיף הקודם: הכוחות F 1 ו- F 2 הם כוחות משיכה והכוח F 3 הוא כוח דחייה, בזווית של 45 מעלות ביחס לציר F = 0.463N לכן, ערכו של שקול הכוחות הוא: וכיוונו בזווית של 45 מעלות אל מרכז הריבוע.

51 תרגיל 4 מטען של +5μC מונח בראשית הצירים ומטען שני של +7µC מונח בנקודה.x=100cm א- האם יש מקומות במישור, בהם ניתן למקם מטען שלישי, כך שיימצא במנוחה? אם כן- מהם? אם לא- נמקו. ב- האם יש מקום על ציר x בו ניתן למקם את המטען השלישי, כך שיימצא במנוחה? אם כן, מהו? אם לא- נמקו. ג- מה צריך להיות גודלו של מטען כזה?

52 ) א) פתרון 4 א- האם יש מקומות במישור בהם ניתן למקם מטען שלישי כך שיימצא במנוחה? נמקו. בכל נקודה במישור, פרט לנקודות שעל ציר x שבין שני המטענים, שני המטענים הקיימים יפעילו על המטען השלישי כוחות משיכה או דחייה )בהתאם לסימנו( באותו הכיוון, לכן הוא לא יימצא במנוחה. במיקום שבין המטענים, הכוחות שיופעלו על המטען השלישי יהיו בכיוונים מנוגדים, ולכן ייתכן מצב בו הוא יהיה במנוחה.

53 פתרון 4 המשך )ב( ב- האם יש מקום על ציר x בו ניתן למקם את המטען השלישי כך שיהיה במנוחה? אם כן, מהו? אם לא נמקו. בהתאם לתשובה של הסעיף הקודם, נמקם מטען בוחן q בנקודה x כלשהי, שבין שני המטענים הנתונים. נחשב את שקול הכוחות שיפעל על מטען זה )נעבור למטרים(: 6 6 (5 10 ) q (7 10 ) q Fx = k + k = x (1 x) 7x = 5(1 x) x x = 5.458m = m בשני המקרים הכוחות הפועלים על מטען הבוחן שווים בגודלם, כי כך דרשנו במשוואה. במקרה הראשון מטען הבוחן מצוי בחלק השלילי של ציר x ולכן שני המטענים הנתונים דוחים )או מושכים( אותו לאותו הכיוון ולכן הוא לא יימצא במנוחה. במקרה השני מטען הבוחן מצוי בין שני המטענים הנתונים, ונמשך )או נדחה( על ידם לכיוונים שונים ולכן יימצא במנוחה.

54 פתרון 4 המשך )ג( ג- מה צריך להיות גודלו של מטען זה? כפי שראינו בחישוב שבסעיף 2, גודלו של מטען הבוחן מצטמצם, כלומר אין חשיבות לגודלו )או לסימנו(. הסיבה הפיזיקלית לכך: גודלו של הכוח הפועל בין כל שני מטענים מושפע משניהם גם יחד, והואיל ומדובר בכוחות על אותו מטען בוחן, תרומתו לשני הכוחות הללו זהה, ולכן מתקזזת.

55 תרגיל 5 שני גופים הזהים במסתם )m=0.2gr( א- מה גודלו של המטען? ב- מהי המתיחות בחוט? ובמטענם תלויים על שני חוטים כמוראה בתרשים.

56 פתרון 5 מטעמי סימטריה המצב דומה גם למטען השני. א- מה גודלו של המטען? נסמן את הכוחות הפועלים על אחד המטענים. נפרק לרכיבים ונקבל: F = T cos37 mg = 0 y F = F T sin 37 = 0 x E נחלק את שתי המשוואות ונקבל: FE tan37 = mg F E = mg tan37 3 FE = mg tan 37 = tan 37 = N 2 q k = N q = = C ולחישוב המטען: בחרנו בסימן החיובי כי כך נתון בתרשים. הערך הכמותי של המטען היה שווה גם לו היינו מתייחסים למטען שלילי.

57 פתרון 5 המשך ב- מהי המתיחות בחוט? נשתמש שוב בפירוק לרכיבים: F = T cos37 mg = 0 y F = F T sin 37 = 0 x E מתוך ש"מ בציר y נקבל: F = T cos37 mg = 0 y 3 mg g T = = = N cos37 cos37

58 תרגול חוק (זינגר) קולון 23/9 24/11 24/12 24/13 24/14 23/1 23/2 23/3 23/4 23/5 23/6 23/7

59 תרגול חוק (אשל) קולון 20/10 20/11 21/12 21/13 22/15 20/1 20/2 20/3 20/5 20/6 20/7

60 השדה החשמלי

61 השדה החשמלי להעתיק יוצר מטען במרחב סביבו שדה חשמלי.החושים שלנו לא מאפשרים לגלות את השדה החשמלי. השדה הנוצר ע"י מטען אחד משפיע על מטענים אחרים במרחב. מטען השדה החשמלי מטען

62 y נתון מטען נקודתי q +הנמצא בראשית הצירים +q q A(a,0) x מהו הכוח שמרגיש מטען qהנמצא בנקודה? A(a,0)

63 y +q q (a,0) x

64 y +q q (a,0) x 2q אם נכפיל את המטען qומטענו יהיה שווה איזה כוח ירגיש הפעם? q ל

65 y +q 2q (a,0) x כאשר נכפיל את המטען qומטענו 2qהכוח החשמלי שיפעיל qעל יהיה שווה qיגדל פי ל 2.

66 y +q 3q (a,0) x כמובן שאם נכפיל את המטען פי 3 הכוח יגדל פי 3

67 להגדיר נוכל גודל המייצג את הכוח ליחידת מטען y +q q A (a,0) x q יחידת אם נחלק את הכוח שקיבלנו בכמות המטען של נקבל גודל הנותן לנו אינפורמציה על גודל הכח לכל מטען נקודתית שנמצאת בנקודה. A

68 לגודל הזה אנו קוראים שדה חשמלי y +q q A (a,0) x את השדה אנחנו מסמנים באות E השדה הוא גודל ווקטורי

69 y לדוגמה,שדה של 5N/C פרושו שיפעל כוח של 5Nעל כל יחידת מטען נקודתית שנשים בנקודה. +q q A (a,0) x השדה החשמלי מייצג תכונה של נקודה. תכונה זו מייצגת את הכוח שיפעל באותה נקודה על יחידת מטען נקודתית שתהיה בנקודה.

70 עוצמת השדה החשמלי להעתיק היחס בין כוח שמפעיל מטען יוצר על מטען בוחן לגודלו של מטען בוחן נשאר קבוע ומכונה עוצמת שדה החשמלי. הגדרה נוספת כוח שמופעל על יחידת מטען. מאפיין שדה חשמלי ששורר במרחב סביב מטען שיוצר השדה החשמלי. יחידות מדידה של עוצמת שדה החשמלי ניוטון חלקי קולון E = Ԧ F q כיוון של שדה החשמלי החיובי בכיוון הכוח שיופעל על מטען

71 כוח כיוון ותנועת מטען חשמלי להעתיק כוח שפועל על מטען חיובי בכיוון השדה החשמלי. כוח שפועל על מטען שלילי נגד כיוון השדה החשמלי. מטען חיובי חופשי נע בכיוון השדה החשמלי. מטען שלילי חופשי נע נגד כיוון השדה החשמלי.

72 להעתיק השדה החשמלי של מטען נקודתי

73 עיקרון סופרפוזיציה להעתיק q 2 E 2 a E 3 d E T q 3 אם שדה נוצר ע"י כמה מטענים אז השדה השקול שווה לסכום וקטורי של שדות שנוצרו ע"י כל אחד מהמטענים.

74 כאשר יש מספר מטענים נקודתיים בעיקרון הסופרפוזיציה נעזרים

75 /start_new/58a86ebc4fe c9264 Join.quiziz.com

76 קווי השדה החשמלי

77 קו שדה מוגדר כקו, אשר כיוון המשיק בכל נקודה עליו הוא כיוון השדה החשמלי

78 קו שדה הנצר של שני מטענים בעליי סימנים מנוגדים

79 קווי שדה של שני מטענים א. קווי שדה סביב זוג מטענים שליליים ב. קווי שדה סביב זוג מטענים חיוביים - - ג. קווי שדה סביב זוג מטענים שסימנם מנוגד )התרשים הימני ממחיש את אחד מקווי השדה(.

80 קווי השדה החשמלי להעתיק *קו דמיוני שמשיק לו בכל שדה החשמלי השקול נקודה זהה בכיוונו לכיוון של *קווי שדה חשמלי תמיד מתחילים במטען חיובי או אינסוף ומסתיימים במטען שלילי או אינסוף * צפיפות קווי שדה חשמלי =עוצמת השדה.ככל שצפיפות הקווים גדולה יותר,כך גם עוצמת השדה גדולה יותר ולהפך *קווי שדה חשמלי לא חותכים זה זה את

81 קווי שדה חשמלי 2 להעתיק

82 קווי שדה חשמלי

83 קווי השדה החשמלי

84 צפיפות קווי שדה = עוצמת השדה

85 /start_new/58a87092fe4743d5 77f2cdf9 Join.quiziz.com

86 תרגיל 1 B שני מטענים נקודתיים של q 2 = 8 C ו- q 1 = -12 C נמצאים במרחק של 40 ס"מ זה מזה. 30cm 1-12 c A 2 8 c 40cm?q 1 א. מהו השדה החשמלי )גודל וכיוון( בנק' A הנמצאת באמצע המרחק בין המטענים? ב. היכן לאורך הקו המחבר בין המטענים עצמת השדה החשמלי שווה אפס? ג. מהו השדה החשמלי )גודל וכיוון( בנק' B הנמצאת במרחק 30cm בדיוק מעל מטען

87 פתרון תרגיל (0.2) 8 10 (0.2) E A = = N C א. 6 6 E = = 0 x = 1. m C ( x 0.4) x (0.3) E By = sin37 = ( E Bx = 9 10 cos37 = ( E B = ( ) + ( ) = ) ) N C N C N C ב. ג tg = = 4.46 = B 30cm 1-12 c A 37 40cm 2 8 c

88 תרגיל 2. שני מטענים זהים נמצאים על הקודקודים של ריבוע שאורך צלעו a ערכי המטענים הם:.q 1 =q 2 =q a B a a. א. מהו השדה השקול )גודל וכיוון( במרכז הריבוע? q 1 a q 2 ב. מהו גודל המטען q 3 שיש להציב בנק' B הנמצאת באמצע הצלע העליונה בכדי שהשדה השקול במרכז הריבוע יהיה שווה אפס?

89 פתרון תרגיל 2 x + x = a x = a 2 a א. E O = K ( q a ) 2 2 q 2 sin 45 = 2.82K a 2 a x O x a q 1 a q 2 a/2 B Q a/2 Q K (0.5a) 2 Q = 0.705q q 2.82K a 2 = 0 a x O x a ב. q 1 a q 2

90 תרגיל 3 שני מטענים נקודתיים ממוקמים בקדקודיו של משולש ישר זווית בקצות היתר. גודל המטען.q 1 = C נתון כי השדה בנקודה A מכוון אופקית ימינה. E A 4cm 3cm q 1 5cm q 2. ב. מה גודלו של השדה החשמלי? א. מהם סימני המטענים q 1 q, 2? q 3 = C ג. מהו הכוח )גודל וכיוון( שיפעל על מטען אם יונח בנק A

91 פתרון תרגיל 3 א., 2 q חיובי, 1 q שלילי. ראו תרשים חיצים בהתאם לשדה השקול. E Ay 9 q 4 10 = 0 = sin sin37 ב. q2 = C E A = ( 9 10 ) + (9 10 ) = N C E 4cm A 3cm 6 FA = q EA = = N 6 ג.גודלו של הכוח: q cm 53 מאחר וכיוון השדה שמאלה, בכיוון ימינה. על מטען שלילי יפעל כוח q 2

92 תרגיל 4 נתונים 3 מטענים בעלי גודל מטען שווה וסימנים שונים, המונחים בקדקודיו של משולש שווה צלעות בעל צלע. a חשבו את השדה החשמלי הנוצר במרכז המשולש עבור כל תרשים. -Q -Q a a a a +Q a +Q +Q a -Q

93 פתרון תרגיל 4 א. כל מטען יוצר שדה חשמלי בעל עוצמה זהה, שהרי גודל המטענים שווה והמרחק בין כל מטען למרכז -Q המשולש שווה. עוצמת כל שדה חשמלי : a 60 x a/2 a x 2 a 2 x = ( ) + ( ) x = a 3 3 +Q 120 a +Q E = Q K a 3 ( ) 3 2 Q = 3K 2 a E o Q = 3K a + K cos60 + K 6 2 a 3 2 a 3 2 ( Q 3 ) ( Q 3 ) השדה השקול בכיוון Q מעלה, וגודלו: cos60 = K 2 a

94 המשך פתרון תרגיל 4 ב. כל מטען יוצר שדה חשמלי בעל עוצמה זהה, שהרי גודל המטענים שווה והמרחק בין כל מטען למרכז -Q המשולש שווה. עוצמת כל שדה חשמלי : a 60 x a/2 a y x 2 a 2 x = ( ) + ( ) x = a 3 3 +Q 120 a -Q E = Q K a 3 ( ) 3 2 Q = 3K 2 a x E o השדה השקול יהיה מכוון לאורכו של ציר y מאחר ורכיבי השדה בציר x שווים ומנוגדים, לכן : Q = 3K a + K cos60 + K cos60 = 6 2 a 3 2 a 3 2 ( Q 3 ) ( Q 3 ) Q K 2 a

95 תרגיל 5 ארבעה מטענים נקודתיים מסודרים על ציר ה- x כמתואר בתרשים. תרשים א תרשים ב? א. עבור כל אחד מהתרשימים מצא מהו השדה החשמלי בראשית הצירים : ב. איזה חץ מתאר את כיוון השדה החשמלי השקול שיוצרת מערכת המטענים לאורך ציר ה- y בסידור המתואר בתרשים א? בסידור המתואר בתרשים ב? )1 )2

96 פתרון תרגיל 5 תרשים א א. 0=E תרשים א ב. חץ 2 תרשים ב תרשים ב א.חישוב למטה E Q = 2 K ( d) Q (2d) + 2 K = Q K 2 d ב. חץ 7

97 השטף החשמלי גאוס וחוק

98 השטף החשמלי גאוס וחוק חוק גאוס מאפשר לחשב שדה של מספר רב של מטענים חשמליים המפוזרים בצורה סימטרית כמו כדור, קליפה, לוח אינסופי..( )קרל פרידריך גאוס פיזיקאי ואסטרונום גרמני,מתמטיקאי

99 השטף החשמלי להעתיק השטף החשמלי שווה למכפלת עוצמה של שדה החשמלי בשטח וקוסינוס זווית בין כיוון וקטור השדה ונורמל לשטח. המחשה :כמות קווי שדה דרך יחידת שטח. שדה חשמלי E נורמל למשטח N m 2 /C חשמלי שטף Φ E m 2 משטח של שטח S N/C עוצמת השדה החשמלי E מעלות בין שדה זווית למשטח ואנך

100 שטף חשמלי

101 חוק גאוס להעתיק שטף חשמלי דרך שטח סגור שווה מכפלת מקדם בסכום אלגברי של המטענים שנמצאים בתוך השטח הסגור N m 2 /C Φ E חשמלי שטף N m 2 /C 2 C קבוע בחוק קולון סכום אלגברי (כולל סימנים )של מטענים משטח גאוס בתוך k

102 פרטי מקרה שדה של מטען נקודתי מעטפת גאוס :נורמל )אנך (למשטח בכל של וקטור השדה השקול נקודה בכיוון עוצמת השדה החשמלי שקיבלנו מחוק קולון

103 השדה החשמלי בתוך כדור מוליך

104 להעתיק השדה החשמלי בתוך ומחוץ לקליפה כדורית טעונה שדה חשמלי של כליפה כדורית טעונה מחוץ לה כאילו יש מטען נקודתי במרכזה r R שדה חשמלי בתוך קליפה כדורית טעונה שווה לאפס r R

105 להעתיק השדה החשמלי בתוך ומחוץ לקליפה כדורית טעונה R r Е=0 E

106 סיכוך חשמל

107 סיכוך חשמל

108 סיכוך חשמל

109 Join.quiziz.com

110 השדה החשמלי של לוח אינסופי

111 מקרה פרטי -שדה של לוח אינסופי טעון להעתיק + E ε 0 σ שדה חשמלי דיאלקטריות ריק צפיפות מטען שטחית ( מטען ליחידת שטח( N/C F/m C/m 2

112 השדה החשמלי בין שני לוחות מקבילים

113 שדה חשמלי אחיד מאפשר להשתמש במשוואות תנועה שוות תאוצה שדה חשמלי אחיד להעתיק שדה חשמלי אחיד שדה חשמלי אחיד עוצמה השדה שווה בגודל וכיוון כוח שפועל על מטען קבוע E

114 שדה חשמלי של שני לוחות אינסופיים מקבילים טעונים שני לוחות אינסופיים מקבילים טעונים, האחד בצפיפות מטען אחידה +, והשני בצפיפות מטען אחידה -. המרחק בין הלוחות הוא d. הלוחות מחלקים את המרחב כולו לשלושה אזורים המתוארים )א, ב, ג(. מהם השדות החשמליים בכל אחד מאזורים אלו של המרחב? E=0 - + א ב ג E=0 בין הלוחות )אזור ב( השדות מתחברים. מחוץ ללוחות )אזורים א,ג( השדות מבטלים זה את זה, E שווה לאפס. מסקנה: בין שני לוחות אינסופיים המקבילים וטעונים במטענים שווים בגודלם והפוכים בסימנם קיים שדה חשמלי אחיד, שכיוונו מהלוח הטעון חיובית אל זה הטעון שלילית. מחוץ ללוחות השדה הוא 0.

115 השדה החשמלי של התקנים שונים להעתיק הכדור בתוך מוליך כדור לכדור מחוץ לוח הלוחות בין לוחות קבל 127 ללוחות מחוץ

116 נכון /לא נכון השדה החשמלי בתוך מוליך שווה לאפס. קווי השדה החשמלי של לוח אינסופי מקבילים. עוצמת השדה החשמלי של לוח אינסופי לא תלוי במרחק. השדה החשמלי בתוך קבל לוחות שווה לאפס. עוצמת השדה החשמלי מחוץ לקבל לוחות שווה לאפס

117 נכון /לא נכון השדה החשמלי בתוך מוליך שווה לאפס. קווי השדה החשמלי של לוח אינסופי מקבילים. עוצמת השדה החשמלי של לוח אינסופי לא תלוי במרחק. השדה החשמלי בתוך קבל לוחות שווה לאפס. עוצמת השדה החשמלי מחוץ לקבל לוחות שווה לאפס

118 Join.quiziz.com

119 תרגילים שדה חשמלי(אשל) 47/16 48/21 48/23 48/24 50/28 50/29 50/30 50/31 45/1 45/3 45/4 45/5 46/6 46/12 46/13 46/14 47/15