🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة
عدد البطاقات: 6 بطاقة لهذه الصفحة
كيف تحسب مقدار الشحنة على كرتين مشحونتين موجبتين إذا كانت شحنة إحداهما ثلاثة أمثال شحنة الأخرى، والمسافة بينهما 16 cm، والقوة المتبادلة بينهما 0.28 N؟
الإجابة: باستخدام قانون كولوم: F = k * |q1 * q2| / r². لنفرض أن الشحنة الأصغر = q، والأكبر = 3q. بالتعويض: 0.28 = (9×10⁹) * (q * 3q) / (0.16)². بحل المعادلة: q ≈ 5.16 × 10⁻⁷ C (أو 0.516 µC)، و 3q ≈ 1.55 × 10⁻⁶ C (أو 1.55 µC).
الشرح: يتم حل هذه المسألة بتطبيق قانون كولوم مباشرة. العلاقة بين الشحنتين (واحدة ثلاثة أمثال الأخرى) تسمح بتبسيط المعادلة وحلها لإيجاد قيمة q.
تلميح: تذكر أن قانون كولوم يربط القوة بالشحنتين والمسافة بينهما. ابدأ بتعيين متغير للشحنة الأصغر.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب
ما الخطوات العامة لحساب الشحنة الكلية للإلكترونات في قطعة نقدية (مثل قطعة من النيكل والنحاس)؟
الإجابة: 1. حساب عدد الذرات: باستخدام الكتلة الكلية (5g) والكتلة المولية (62g/mol) وعدد أفوجادرو. 2. حساب عدد الإلكترونات: بضرب عدد الذرات في متوسط عدد الإلكترونات لكل ذرة (28.75). 3. حساب الشحنة الكلية: بضرب عدد الإلكترونات في شحنة الإلكترون الأساسية (-1.6 × 10⁻¹⁹ C).
الشرح: هذه خطوات منهجية لحل مسائل تتطلب إيجاد الشحنة الكلية لمجموعة كبيرة من الجسيمات المشحونة (كالإلكترونات) في عينة مادية.
تلميح: فكر في ربط الكتلة بعدد الجسيمات عبر المول وعدد أفوجادرو.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
إذا لامست كرة مشحونة (شحنتها 1.2×10⁻⁵ C) كرة مماثلة متعادلة، ثم وضعت على بعد 0.15 m منها، فما القوة الكهربائية بينهما؟
الإجابة: بعد التلامس، تتساوى الشحنة بين الكرتين المتماثلتين. تصبح شحنة كل كرة = (1.2×10⁻⁵ C) / 2 = 6.0×10⁻⁶ C. بتطبيق قانون كولوم: F = (9×10⁹) * (6.0×10⁻⁶)² / (0.15)² ≈ 14.4 N.
الشرح: المسألة تجمع بين مفهوم توزيع الشحنة عند التلامس وتطبيق قانون كولوم لحساب القوة الناتجة.
تلميح: تذكر أن الشحنة الكلية تتوزع بالتساوي بين كرتين متماثلتين عند التلامس.
التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط
ما القوة الكهربائية بين إلكترون وبروتون يفصل بينهما مسافة 5.3×10⁻¹¹ m (نصف قطر ذرة الهيدروجين تقريباً)؟
الإجابة: شحنة الإلكترون = -1.6×10⁻¹⁹ C، شحنة البروتون = +1.6×10⁻¹⁹ C. بتطبيق قانون كولوم: F = (9×10⁹) * |(-1.6×10⁻¹⁹) * (1.6×10⁻¹⁹)| / (5.3×10⁻¹¹)² ≈ 8.2 × 10⁻⁸ N. القوة جاذبة لأن الشحنتين متعاكستين.
الشرح: هذا تطبيق مباشر لقانون كولوم على الجسيمات دون الذرية الأساسية، مما يوضح قوة التفاعل الكهربائي داخل الذرة.
تلميح: استخدم قيمة شحنة الإلكترون/البروتون الأساسية. القوة ستكون جاذبة.
التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: سهل
كيف تستنتج شحنة كرة مجهولة إذا علمت القوة المؤثرة على كرة مشحونة معروفة الشحنة والمسافة بينهما؟
الإجابة: بإعادة ترتيب قانون كولوم: F = k * |q1 * q2| / r²، لحساب الشحنة المجهولة (q2): q2 = (F * r²) / (k * |q1|). يجب الانتباه لإشارة الشحنة من طبيعة القوة (تجاذب أو تنافر).
الشرح: هذا يمثل مهارة أساسية في حل مسائل قانون كولوم، حيث يكون المطلوب هو إيجاد أحد المتغيرات عند معرفة الباقي.
تلميح: افصل المتغير المجهول (شحنة الكرة الثانية) في معادلة قانون كولوم.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
ما الفكرة الأساسية وراء مسائل 'التفكير الناقد' التي تطلب وضع كرة ثالثة بحيث تكون محصلة القوى عليها صفراً؟
الإجابة: الفكرة هي أن القوة الكهربائية الكلية على الكرة الثالثة من الكرتين الأخريين يجب أن تساوي صفراً. هذا يعني أن القوتين يجب أن تكونا متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الاتجاه. يتطلب ذلك تحليل مواقع الشحنات وإشاراتها لتحديد المنطقة المناسبة (بينهما أو خلف إحداهما).
الشرح: هذه المسائل تختبر الفهم المتعمق لقانون كولوم كقوة متجهة، وقدرة الطالب على تطبيق شروط الاتزان على نظام من الشحنات النقطية.
تلميح: فكر في شرط الاتزان: مجموع القوى المتجهة = صفر. انظر إلى إشارات الشحنات لتحديد إذا كانت القوى جاذبة أو نافرة.
التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب