אלקטרוסטטיקה פיזיקה לכיתה י״ב

בנושא הזה 8 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. מטען חשמלי, מוליכים ומבודדים, טעינה בהשראה

   מטען חשמלי: שני סוגים (חיובי ושלילי), מטען יסודי e = 1.60·10⁻¹⁹ C, מוליכים ומבודדים, טעינה בחיכוך, במגע ובהשראה, וחוק שימור המטען. בשיעור: איך מסבירים כל תופעה בתנועה של אלקטרונים, ואיך מחשבים מטען אחרי מגע בין כדורים זהים.

2. חוק קולון

   חוק קולון: הכוח בין שני מטענים נקודתיים שווה ל-k·q₁q₂/r², פועל לאורך הקו המחבר ביניהם (דחייה או משיכה) ומקיים את החוק השלישי של ניוטון. בשיעור: חישובים בפורמט הבגרות, יחסים ("מה קורה כשמכפילים את המרחק"), השוואה לכוח הכבידה וסופרפוזיציה על ישר.

3. השדה החשמלי וקווי שדה

   השדה החשמלי E הוא הכוח על יחידת מטען חיובי: E = F/q. שדה של מטען נקודתי E = kq/r², שדה של לוח טעון ושדה אחיד בין לוחות. קווי שדה מתארים את כיוון השדה ואת עוצמתו - והם לא מסלולים של מטענים. בשיעור גם סופרפוזיציה של שדות על ישר.

4. חוק גאוס (מצומצם)

   חוק גאוס (סעיף מצומצם): השטף החשמלי דרך משטח סגור שווה למטען שבתוכו חלקי ε₀. בשיעור: מושג השטף, המשמעות של החוק, ושלוש מסקנות שימושיות - השדה מחוץ לכדור טעון, השדה בתוך מוליך, והשדה של לוח - ואיך הן מתחברות לחוק קולון.

5. אנרגיה פוטנציאלית, פוטנציאל ומתח

   אנרגיה פוטנציאלית חשמלית ופוטנציאל: U_E = kq₁q₂/r, V = kq/r, מתח VAB = VA − VB, עבודת הכוח החשמלי W = qVAB, משטחים שווי פוטנציאל ושימור אנרגיה במעבר של מטען בשדה. בשיעור גם היחידה אלקטרון-וולט (eV).

6. כדור מוליך, הארקה וחיבור מוליכים

   כדור מוליך טעון: המטען על פני השטח, השדה בפנים אפס, הפוטנציאל בפנים קבוע ושווה ל-kQ/R, ומחוץ לכדור - כמו מטען נקודתי. בשיעור גם חיבור של שני כדורים מוליכים (הפוטנציאלים משתווים, המטען נשמר) והארקה.

7. שדה אחיד: האצה והטיה של אלומה

   שדה חשמלי אחיד בין שני לוחות: E = V/d, והקשר הכללי E = −ΔV/Δx. האצה של מטען ממנוחה (Ek = qV), הטיה של אלומת אלקטרונים שנכנסת בניצב לשדה (כמו זריקה אופקית), תותח אלקטרונים ואוסצילוסקופ.

8. קבלים + חזרה

   קבלים: הקיבול C = Q/V, קבל לוחות C = ε₀εᵣA/d (כולל הפיתוח), חומר דיאלקטרי (איכותי), חיבור של שני קבלים בטור ובמקביל, והאנרגיה האגורה בקבל U = ½QV. בסוף השיעור - שאלות חזרה על כל היחידה.

זרם ישר ומעגלים חשמליים ←