توزيع الشحنة الكهربائية على الموصلات والتأريض - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

--- SECTION: كرات بأحجام مختلفة من الحجم --- كرات بأحجام مختلفة من الحجم افترض أن كرتين موصلتين مختلفتين في الحجم، كما هو موضح في الشكل 12-9. فعلى الرغم من أن عدد الشحنات على الكرتين نفسه إلا أن للكرة الكبيرة مساحة سطحية أكبر، لذا تتباعد الشحنات الموجودة عليها بعضها عن بعض مسافات أكبر، ومن ثم تقل قوة التنافر بينها. وإذا لامسنا الكرتين معًا فستكون هناك قوة محصلة تنقل الشحنات من الكرة الصغيرة إلى الكرة الكبيرة، وستنتقل الشحنات إلى الكرة ذات الجهد الكهربائي الأقل، وسيستمر ذلك إلى أن ينعدم فرق الجهد الكهربائي بين الكرتين. وفي هذه الحالة سيكون للكرة الكبرى شحنة أكبر عند الوصول إلى حالة الاتزان.يوضح المبدأ نفسه كيف تتحرك الشحنات على الكرات المفردة أو على أي موصل آخر؛ حيث تتوزع الشحنات بحيث تكون القوة المحصلة المؤثرة في كل منها صفرًا. وبما أن القوة المحصلة المؤثرة في كل شحنة على سطح الموصل تساوي صفرًا فإنه لا يوجد مجال كهربائي أو مركبة له موازية لسطح هذا الموصل، لذا لا يوجد فرق في الجهد الكهربائي بين أي نقطتين على سطحه، ولذلك يكون سطح الموصل المشحون متساوي الجهد ويسمى سطح تساوي جهد.إذا تم تأريض جسم مشحون بوصله بالأرض فستنتقل غالبًا أي كمية شحنة عليه إلى الأرض إلى أن يصبح فرق الجهد الكهربائي بين الجسم والأرض صفرًا. فيمكن مثلاً أن تُشحن صهاريج نقل البنزين عن طريق الاحتكاك، وإذا انتقلت الشحنات الزائدة الموجودة على صهريج بنزين إلى الأرض من خلال بخار البنزين فستحدث انفجارًا. ولتفادي حدوث ذلك يوصل سلك فلزي بالصهريج حتى يوصل الشحنات ويفرغها في الأرض بطريقة آمنة، كما يوضح الشكل 13-9. وبالمثل إذا لم يتم تأريض جهاز حاسوب بوصله بالأرض فسيُتولد فرق جهد كهربائي بين جهاز الحاسوب والأرض، وإذا لامس شخص جهاز الحاسوب فستتدفق الشحنات من الحاسوب إلى الشخص، مما قد يؤدي إلى تلف الجهاز، أو إيذاء الشخص.277 مليون2025 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 12-9 (أ): كرات فلزية مختلفة في الحجم Description: Diagram (a) shows two positively charged conductive spheres of different sizes. The smaller sphere is labeled 'جهد عالٍ' (high potential) and the larger sphere is labeled 'جهد منخفض' (low potential). The caption states 'الشحنة q متساوية' (Charge q is equal), indicating that both spheres hold the same amount of charge. Data: Two spheres, one small and one large, both with an equal number of positive charges distributed on their surfaces. The smaller sphere has a higher charge density and thus higher potential compared to the larger sphere. Key Values: الشحنة q متساوية, جهد عالٍ, جهد منخفض Context: Illustrates that for a given amount of charge, a smaller conductor will have a higher electric potential due to higher charge density on its surface.**DIAGRAM**: الشكل 12-9 (ب): كرات فلزية مختلفة في الحجم Description: Diagram (b) shows two positively charged conductive spheres of different sizes, both labeled 'جهد متساوٍ' (equal potential). The caption states 'الشحنة q مختلفة' (Charge q is different), implying that the larger sphere holds more charge than the smaller sphere to maintain the same potential. Data: Two spheres, one small and one large, both at the same electric potential. The larger sphere has a greater number of positive charges distributed on its surface compared to the smaller sphere. Key Values: الشحنة q مختلفة, جهد متساوٍ Context: Illustrates that to maintain the same electric potential, a larger conductor must hold a greater amount of charge compared to a smaller conductor.**IMAGE**: الشكل 13-9 سلك التأريض المتصل بصهريج نفط يمنع اشتعال بخار البنزين. Description: A photograph depicting a fuel tanker being grounded during fuel transfer. A person is visible near the tanker, and multiple yellow hoses are connected for liquid transfer. A grounding cable is clearly visible, connecting the tanker to a grounding point on the wall, which is further connected to the earth. An inset diagram on the right side of the image shows a simplified schematic of the grounding connection, with a coiled wire extending from a wall-mounted unit to a grounding rod in the earth. Key Values: سلك التأريض, صهريج نفط, بخار البنزين Context: This image demonstrates a critical safety application of grounding in preventing static electricity buildup during the transfer of flammable liquids like gasoline. Grounding ensures that any excess static charge accumulated on the tanker due to friction is safely discharged into the earth, thereby preventing sparks that could ignite flammable vapors and cause an explosion.