אלקטרוסטטיקה

1. אלקטרוסטטיקה ביה"ס "קציר" רחובות מטען חשמלי וחוק קולון קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.

2. סקירה היסטורית 600 שנה לפני הספירה.יוונים גילו שכאשר משפשפים ענבר בבד או בצמר, הוא מושך אליו אניצים (סיבים) של בד או קש (גופים קלים). שמו של ענבר ביוונית הוא "אלקטרון" והשם העברי ל"אלקטרון"הוא "חשמל". המילה "חשמל"מופיעה לראשונה בספר יחזקאל: "וארא, והנה רוח סערה באה מצפון, ענן גדול ואש מתלקחת ונגה סביב, ומתוכה כעין החשמל מתוך האש" (פרק א', פסוק ד')

3. סקירה היסטורית בתחילת מאה ה-17נמצא כי לא רק לענבר משופשף יש את התכונה למשוך אליו גופים קלים. במאה ה-18הבחינו בכך שיש "שני סוגים של חשמל: חשמל הנוצר בזכוכית ששופשפה במשי. חשמל הנוצר בענבר ששופשף בצמר. בתקופה זו הניחו המדענים את קיומו של "נוזל חשמלי" שעובר מגוף לגוף בעת שהם מתחככים זה בזה, וכי קיימים שני סוגים של נוזל כזה.

4. בניאמין פרנקליןהיה ראשון שטבע את המושגים: "מטען חיובי" ו – "מטען שלילי". הוא התייחס לחשמל כאל סוג של נוזל, העובר מחומר לחומר בעת שהם משופשפים זה בזה. את העודף בנוזל החשמלי הוא תיאר כ-"טעינה במטען חיובי", וחוסר בנוזל זה הוא תיאר כ-"טעינה במטען שלילי" Charles Coulomb (1736 – 1806) Luigi Galvani (1737 – 1798) לויג'י גלוונילמד מכך על הזרם החשמלי ותרם בכך תרומה חשובה לפיזיקה ולפיזיולוגיה של העצבים והשרירים. הוא בדק השפעת החשמל ופולסים חשמליים בפעולתם של העצבים והשרירים. שרל קולוןניסח את העיקרון הידוע כיום כ"חוק קולון". לפי החוק הזה מחשבים את הכוח החשמלי הפועל בין שני מטענים נקודתיים.

5. אלסנדרו וולטהבנה את הסוללה הכימית הראשונה. המצאתו זו הביאה למפנה חד בחקר החשמל ובהמצאת מתקנים לשימוש בחשמל. Hans Oersted (1777 – 1851) Alessandro Volta (1745 – 1827) האנס ארסטד גילה את הקשר בין תופעות החשמליות והתופעות המגנטיות. אך בעקבות הגילוי התפתחה התיאוריה אלקטרומגנטית מדענים רבים מכל רחבי העולם היו מעורביםבגילויים בתחום החשמל:אמפר, אוהם,פרדיי, קירכהוף, אדיסון, מקסוול, הרץ,תומסוןורבים אחרים. וכדי לדעת "מה זה חשמל" צריך לפנות ל . . .

6. + 10-14m 10-10m - מבנה האטום - p+(פרוטון) mp = 1.6710-27kg qp = +1.610-19C -n0(נויטרון) mn = 1.6710-27kg qn = 0 - e-(אלקטרון) me = 9.110-31kg qe = -1.610-19C במרכז האטום נמצא גרעין כבד וקטן ביחס לגודל האטום. הגרעין מכיל את הפרוטונים והנויטרונים. (נוקליאונים). סדר גודל של גרעין – הוא10-14m מסביב לגרעין, במרחק ניכר מהגרעין, מסתובבים אלקטרונים כך שרדיוס האטום הוא בסדר גודל של 10-10m. בחישוב המסה של אטום יש להתחשב רק במסת הגרעין.

7. מטען חשמלי מטען, המתקבל על מוט זכוכית המשופשף במשי נקרא מטען חיובי. מטען, המתקבל על ענבר (או מוט PVC) המשופשף בצמר נקרא מטען שלילי. מטען חשמלי הוא תכונה שיש לחלקיק יסודי מסוים (כמו האלקטרון והפרוטון) לאינטראקציה אלקטרומגנטית עם חלקיק אחר נושא מטען. יש בטבע חלקיקים נושאי מטען, אבל לא קיים מטען ללא חלקיק! שיפשוף זה בזה של שני גופים לא טעונים העשוים מחומרים שונים גורם לטעינתם בוזמנית במטענים שוני סימן. הטעינה נובעת מתלישת האלקטרונים מגוף אחד והעברתם לגוף השני.

8. גופים טעונים מטענים שוני-סימן מושחים זה את זה. גופים טעונים מטענים שווי-סימן דוחפים זה את זה

9. מוליכים ומבודדים מוליכיםהם חומרים שחלק מהמטענים החשמליים בתוכם הם חופשיים יחסית לנוע. במוליכים מתכתיים ובגרפיט המטענים החופשיים הם אלקטרונים. אלקטרונים אלה אינם קשורים ממש לאטומים ויוצרים "ענן" של מטענים ונקראים"אלקטרוני הולכה". הם חופשים לנוע בתוך מתכת בקלות רבה. כל המתכות מוליכות, אולם מידת המוליכות שונה. יש כאלה שמוליכות טובה יותר, ואחרות שמוליכות פחות טובה. מבודדים הם חומרים שהמטענים בתוכם אינם חופשיים לנוע וקשורים לאטומים בקשר חזק. לרוב מבודדים אין כושר תנועה שמאפשר להם להתרחק מאטום.

10. מוליכים ומבודדים גוף טעוןהוא גוף בעל עודף של מטען חשמלי איזה שהוא. כאשר נוצר מגע בין מוליך טעון ומוליך בלתי טעון, המטענים העודפים של המוליך הטעון עוברים בחלקם למוליך אינו טעון (b). כאשר נוצר מגע בין מוליך טעון ומבודד, המטענים העודפים של המוליך הטעון אינם עוברים במבודד (c). המטענים העודפים במוליך טעון מתפזרים על פני המוליך. פיזור הוא כזה ששקול הכוחות הפועלים על כל אלקטרון חופשי בתוך המוליך מתאפס. במצב זה אומרים כי במוליך קיים שיווי משקלאלקטרוסטאטי.

11. השראה אלקטרוסטטית השראה אלקטרוסטאטיתהיא תופעה שבה מתרחש קיטוב חשמלי בגוף ניטרלי הנמצא בקרבת גוף טעון. במוליך נעשה הקעטוב על-ידי תנועת האלקטרונים החופשיים אל גוף, או מהגוף, המשרה. במבודד נעשה הקיטוב על-ידי תזוזה זעירה (בדרך כלל סיבוב) של מולקולות המבודד שהן עצמן מקוטבות מבחינה חשמלית. טעינת מוליכים על-ידי השראה אלקטרוסטאטית.

12. תגובת חומר מוליך לגוף טעון תגובת חומר מבודד לגוף טעון השראה אלקטרוסטטית הפעולה שבה מחברים גוף מוליך באמצעות מוליך אל כדור הארץ נקרא בשם "הארקה".

13. אלקארוסקופ אלקטרוסקופ הוא מכשיר פשוט המאפשר לחקור גופים טעונים. אלקטרוסקופ עלים אלקטרוסקופ מחוג

14. אלקארוסקופ פריקת אלקטרוסקופ טעון באמצעות הארקה טעינת אלקטרוסקופ באמצעות קירוב גוף טעון והארקה

15. חוק קולון מאזני פיתול חוט קוורץ דק כדור טעון סקלה 1784 מטען נקודתה הוא מטען חסר ממדים גיאומטריים (תופס נקודה אחת בלבד במערכת צירים) קולון הסיק מהניסוייו את המסקנות הבאות: הכוח החשמלי FEבו פועלים זה על זה שני מטענים נקודתיים פרופורציוני לכל אחד מהמטענים. הכוח החשמלי FE בו פועלים זה על זה שני מטענים נקודתיים פרופורציוני הפוך לריבוע המרחק r ביניהם. עוצמת הכוח חשמלי FEתלוי בחומר המבודד המצוי בין המטענים.

16. חוק קולון 1784 כוח חשמלי כוח גרביטציוני כוח חשמלי הפועל בין שני מטענים נקודתיים נמצא ביחס ישר לכמויות המטען ביחס הפוך לריבוע המרחק שביניהם, והוא תלוי גם בחומר המבודד המצוי בין המטענים. - קבוע גרביטציוני

17. חוק קולון 1784 - קבוע פרופורציה חשמלי של ריק. באמצעות קבוע הזה, הנוסחה המבטאת את חוק קולון: ס י ו ם !!!