تمرين 1: المفاهيم الأساسية وطرق الشحن اختر الإجابة الصحيحة. كرتان معدنيتان متماثلتان، الأولى تحمل شحنة مقدارها ($+10 \, \mu\text{C}$) والثانية تحمل شحنة مقدارها ($-2 \, \mu\text{C}$). إذا تلامست الكرتان للحظة ثم فُصلتا، كيف ستتغير القوة الكهربائية المتبادلة بينهما؟ شرح السؤال احسب الشحنة الكلية (المجموع الجبري) ثم اقسمها على 2 لتعرف شحنة كل كرة بعد التلامس. هل تغيرت الإشارات؟ تتحول من قوة تجاذب إلى قوة تنافر. تبقى قوة تجاذب ولكن مقدارها يقل. تصبح القوة صفراً. تزداد قوة التجاذب. الإجابة الصحيحة: (تتحول من قوة تجاذب إلى قوة تنافر)التفسير: قبل التلامس كانت الشحنات مختلفة (تجاذب). عند التلامس، نجمع الشحنات: $(+10) + (-2) = +8$. تتوزع الشحنة بالتساوي: كل كرة تأخذ $+4$. بما أن الكرتين أصبحتا موجبتين، تتحول القوة إلى تنافر.(الوحدة الأولى: الكهرباء الإستاتيكية، الدرس 1-2: العوازل والموصلات والشحن بالحث، ص 15) ماذا يحدث لورقتي كشاف كهربائي مشحون بشحنة موجبة عند تقريب قضيب مشحون بشحنة سالبة من قرصه (دون لمس)؟ شرح السؤال القضيب السالب يطرد إلكترونات القرص لتهبط إلى الورقتين. ماذا تفعل الإلكترونات (السالبة) بالشحنة الموجبة الموجودة أصلاً؟ يقل انفراج الورقتين. يزداد انفراج الورقتين. لا يتأثر انفراج الورقتين. تنعكس شحنة الورقتين وتصبح سالبة فوراً. الإجابة الصحيحة: (يقل انفراج الورقتين)التفسير: القضيب السالب يتنافر مع إلكترونات القرص ويدفعها للأسفل نحو الورقتين. بما أن الورقتين موجبتان، فإن وصول الإلكترونات سيعادل جزءاً من شحنتهما الموجبة، مما يضعف قوة التنافر بينهما فيقل الانفراج.(الوحدة الأولى: الكهرباء الإستاتيكية، الدرس 1-3: الكشاف الكهربائي، ص 18) شدة المجال الكهربائي داخل موصل كروي أجوف مشحون ومعزول تساوي: شرح السؤال الشحنات تتنافر وتستقر على السطح الخارجي فقط. هل يتبقى أي تأثير داخل الموصل؟ صفراً. قيمة عظمى. تعتمد على نصف قطر الكرة. نفس قيمته عند السطح. الإجابة الصحيحة: (صفراً)التفسير: من أهم خصائص الموصلات المشحونة في حالة السكون أن الشحنات تستقر على السطح الخارجي فقط، مما يجعل محصلة المجال الكهربائي في أي نقطة داخل الموصل تساوي صفراً (مبدأ قفص فاراداي).(الوحدة الأولى: الكهرباء الإستاتيكية، الدرس 1-5: المجال الكهربائي، ص 23) لماذا يُفضل استخدام الأجسام المدببة في مانعات الصواعق؟ شرح السؤال الشحنات تحب التجمع في الأماكن الضيقة (الرؤوس الحادة). هذا يخلق مجالاً قوياً جداً. لأن كثافة الشحنات تكون عالية جداً عند الرؤوس المدببة، مما يسهل تفريغ الشحنة. لأنها أكثر متانة ميكانيكياً. لتقليل مقاومة سلك التأريض. لزيادة مساحة سطح التلامس مع الهواء. الإجابة الصحيحة: (لأن كثافة الشحنات تكون عالية جداً عند الرؤوس المدببة، مما يسهل تفريغ الشحنة)التفسير: تتراكم الشحنات بكثافة عالية جداً عند الأطراف المدببة للموصلات (تأثير الأسنة)، مما يولد مجالاً كهربائياً قوياً جداً حولها يسهل تأيين الهواء وتفريغ الصاعقة بأمان.(الوحدة الأولى: الكهرباء الإستاتيكية، الدرس 1-6: بعض تطبيقات عملية ومخاطر الكهرباء الساكنة، ص 25)
