الظواهر الكهروستاتيكية

التعريف:
- فرع من الفيزياء يدرس الشحنات الكهربائية وحالتها الثابتة.
الشحنات الكهربائية:
- نوعان: شحنة موجبة (مثل البروتونات) وشحنة سالبة (مثل الإلكترونات).
- الشحنات المتشابهة تتنافر، والشحنات المختلفة تتجاذب.
قانون كولوم:
- القوة بين شحنتين تتناسب طردياً مع حاصل ضرب كميتي الشحنتين وعكسياً مع مربع المسافة بينهما.
- المعادلة: ( F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} ) حيث ( F ) القوة، ( k ) ثابت كولوم، ( q_1 ) و ( q_2 ) الشحنتان، و ( r ) المسافة بينهما.
الحقل الكهربائي:
- المنطقة المحيطة بشحنة كهربائية حيث يؤثر على الشحنات الأخرى.
- معادلة الحقل الكهربائي: ( E = \frac{F}{q} ) حيث ( E ) هو الحقل الكهربائي، ( F ) القوة، و ( q ) الشحنة.
الجهد الكهربائي:
- العمل المبذول لنقل شحنة وحدة من نقطة إلى أخرى في حقل كهربائي.
- الجهد الكهربائي بين نقطتين: ( V = W/q ) حيث ( V ) هو الجهد، ( W ) العمل، و ( q ) الشحنة.
الموصلات والعوازل:
- الموصلات: مواد تسمح بمرور الشحنة الكهربائية (مثل النحاس).
- العوازل: مواد تمنع مرور الشحنة الكهربائية (مثل المطاط).
الشحن بالاحتكاك:
- عملية نقل الشحنات بين جسمين عند احتكاكهما، مما يؤدي إلى شحن الجسمين.
الشحن بالتأثير:
- إعادة توزيع الشحنات داخل جسم موصل بسبب وجود شحنة قريبة، دون اتصال مباشر.
تطبيقات الظواهر الكهروستاتيكية:
- استخدام الشحنات في الطباعة بالليزر.
- استخدام الكهرباء الساكنة في أجهزة تنقية الهواء.
- تطبيقات في الأجهزة الكهروستاتيكية مثل مولد فان دي غراف.
الشحنات الساكنة:
- تحتفظ بالشحنة ولا تتحرك، مما يؤدي إلى تجمعها في مناطق معينة.
المجالات الكهربائية:
- يمكن تمثيلها بخطوط المجال، حيث تشير خطوط المجال إلى اتجاه القوة التي ستؤثر على شحنة موجبة.
قوانين الحفظ:
- قانون حفظ الشحنة: الشحنة لا تفنى ولا تستحدث، بل تتحول من شكل لآخر.

الظواهر الكهروستاتيكية

فرع من الفيزياء يركز على دراسة الشحنات الكهربائية عندما تكون في حالة ثابتة.

الشحنات الكهربائية

نوعان رئيسيان: شحنة موجبة (مثل البروتونات) وشحنة سالبة (مثل الإلكترونات).
الشحنات المتشابهة تتنافر، بينما الشحنات المختلفة تتجاذب.

قانون كولوم

القوة بين شحنتين تتناسب طردياً مع حاصل ضرب كميتي الشحنتين وعكسياً مع مربع المسافة بينهما.
المعادلة المعتمدة: ( F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} ) حيث F هي القوة، k هو ثابت كولوم، q1 وq2 هما الشحنتان، وr هي المسافة بينهما.

الحقل الكهربائي

المنطقة التي تحيط بشحنة كهربائية حيث تؤثر على الشحنات الأخرى.
معادلة الحقل الكهربائي: ( E = \frac{F}{q} ) حيث E هو الحقل الكهربائي، F هي القوة، وq هي الشحنة.

الجهد الكهربائي

يعرف بأنه العمل المبذول لنقل شحنة وحدة من نقطة إلى أخرى ضمن حقل كهربائي.
الجهد الكهربائي بين نقطتين يعبر عنه بالمعادلة: ( V = W/q ) حيث V هو الجهد، W هو العمل، وq هي الشحنة.