القوى الكهربائية Electrical Power

القوى الكهربية تكون ناتجة من تأثير شحنة على شحنة أخرى أو من تأثير توزيع معين لعدة شحنات على شحنة معينة q₁ على سبيل المثال، ولحساب القوة الكهربية المؤثرة على تلك الشحنة نتبع الخطوات التالية-:

-1  في حالة وجود شحنتين فقط والمرا د هو حساب تأثير القوى الكهربية لشحنة على الأخرى. الحالة في الشكل  Figure 1.1(a) تمثل شحنات متشابهة إما موجبة أو سالبة حيث القوة المتبادلة هي قوة تنافر.Repulsive force

لحساب مقدار القوة المتبادلة نسمى الشحنة الأولى q₁ والثانية q₂ . فإن القوة المؤثرة على الشحنة q₁ نتيجة الشحنة  q₂تكتب F₁₂ وتكون في اتجاه التنافر عن .q₂ وتحسب مقدار القوة من قانون كولوم كالتالي:

أي أن القوتين متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه.

كذلك الحال في الشكل Figure 1.1(b) والذي يمثل شحنتين مختلفتين، حيث القوة المتبادلة قوة تجاذب .Attractive force وهنا أيضا نتبع نفس الخطوات السابقة وتكون القوتان متساويتين في المقدار  ومتعاكستين في الاتجاه أيضاً.

لاحظ اتجاه أسهم القوة على الرسم.

Example 1.1

Calculate the value of two equal charges if they repel one another with a force of 0.1N when situated 50cm apart in a vacuum.

Solution

                                     Figure 1.2

وهذه هي قيمة الشحنة التي تجعل القوة المتبادلة تساوي.0.1N

 -2 في حالة التعامل مع أكثر من شحنتين والمراد حساب القوى الكهربية الكلية

 The resultant electric forces المؤثرة على شحنة q₁ كما في

 الشكل Figure 1.2 فإن هذه القوة هي F₁ وهى الجمع الاتجاهي لجميع القوى المتبادلة مع الشحنة q₁ أي أن

ولحساب قيمة واتجاه F₁ نتبع الخطوات التالية:-

(1 حدد متجهات القوة المتبادلة مع الشحنة q₁ على الشكل وذلك حسب إشارة الشحنات وللسهولة نعتبر أن الشحنة q₁ قابلة للحركة وباقي الشحنات ثابتة.

 (2نأخذ الشحنتين q₁&q₂ أولا حيث أن الشحنتين موجبتان. إذاً  q₁ تتحرك بعيدا عن الشحنة q₂ وعلى امتداد الخط الواصل بينهما ويكون المتجه F₁₂  هو اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة q₁ نتيجة الشحنة q₂ وطول المتجه يتناسب مع مقدار القوة. وبالمثل نأخذ الشحنتين q₁&q₃ونحدد اتجاه القوة F₁₃ثم نحدد F₁₄وهكذا.

 (3 هنا نهمل القوى الكهربية المتبادلة بين الشحنات  q₂ & q₃ & q₄ لأننا نحسب القوى المؤثرة على .q₁

(4  لحساب مقدار متجهات القوة كل على حده نعوض في قانون كولوم كالتالي-:

 (5 تكون محصلة هذه القوى هي  F₁ولكن كما هو واضح على الشكل فإن خط عمل القوى مختلف ولذلك نستخدم طريقة تحليل المتجهات إلى مركبتين كما يلي

مقدار محصلة القوى

واتجاهها

نتبع هذه الخطوات لأن القوة الكهربية كمية متجهة.