أوراق عمل وتدريبات الوحدة الثالثة الجهد الكهربائي

طاقة الوضع الكهربائية

يتضمن الملف المرفق مجموعة من التدريبات والأسئلة التعليمية المتعلقة بالوحدة الثالثة في مادة الفيزياء، والتي تركز بشكل أساسي على مفهوم الجهد الكهربائي وطاقة الوضع الكهربائية. يبدأ الملف بتعريف التغير في طاقة الوضع الكهربائية (ΔU) كعلاقة بين طاقة الوضع النهائية (Uf) والابتدائية (Ui)، مع توضيح أن الشغل الذي تبذله القوة الكهربائية (We) لا يعتمد على المسار، بل يعتمد فقط على الحالة الابتدائية والنهائية، وذلك لأن القوة الكهربائية تُعد قوة محافظة.

يتم تحديد النقطة المرجعية لطاقة الوضع الكهربائية بأنها النقطة التي تكون فيها الطاقة صفراً، وهي نقطة اللانهاية في حالة الشحنات النقطية. كما يوضح الملف العلاقة بين طاقة الوضع والشغل المبذول من المجال الكهربائي لنقل الشحنة من اللانهاية إلى النقطة، حيث تُعرف طاقة الوضع بأنها سالب الشغل الذي يبذله المجال.

حركة الشحنة في مجال كهربائي

يتناول الملف حالة خاصة لحركة الشحنة في مجال كهربائي منتظم، حيث يتم استنتاج القوانين المتعلقة بالشغل (We) والزاوية (θ) بين المجال والإزاحة (d). كما يوضح الملف سلوك الشحنات عند تركها لتتحرك بحرية في المجال الكهربائي؛ فالشحنة الموجبة تتسارع باتجاه المجال، بينما تتسارع الشحنة السالبة عكس اتجاه المجال، وفي كلتا الحالتين تقل طاقة الوضع لكل منهما. أما إذا تحركت الشحنة الموجبة عكس المجال أو الشحنة السالبة باتجاه المجال، فإن طاقة وضعها تزداد، بينما تبقى طاقة الوضع ثابتة إذا تحركت الشحنة باتجاه عمودي على المجال.

تدريبات ومسائل تطبيقية

يحتوي الملف على مجموعة متنوعة من الأسئلة التطبيقية التي تشمل:

1. مسائل حسابية حول جسيم مشحون يتحرك في مجال كهربائي منتظم، تتطلب حساب كمية الشحنة وتحديد نوعها بناءً على التغير في طاقة الوضع.

2. أسئلة اختيار من متعدد تختبر فهم الطالب لمسارات الشحنات، والشغل المبذول من المجال الكهربائي، وتأثير ثنائي القطب على الشحنات، وتحديد النقاط التي تتغير عندها طاقة الوضع الكهربائية أو تزداد.

3. مسائل تحليلية تتضمن حركة بروتون بين مواقع مختلفة في مجال كهربائي، وحساب التغير في طاقة الوضع الكهربائية.

4. مسائل حول حركة إلكترون في مجال كهربائي منتظم، تشمل تحديد اتجاه الحركة، وحساب الشغل المبذول من المجال، وحساب السرعة النهائية للإلكترون.

5. مسألة حول كرة معدنية مشحونة تتحرك باتجاه صفيحة موصلة، تتطلب دراسة المسافة التي تقطعها الشحنة قبل أن تتوقف.

ملاحظة: قد يتضمن الملف المرفق محتويات تعليمية وتدريبات وموضوعات إضافية متنوعة لم تُذكر في هذا المقال.