Fislab
الرئيسية / التجارب / المجال الكهربائي داخل موصل

🔩 المجال الكهربائي داخل موصل

The Electric Field Inside a Conductor
⏱️ 15 دقيقة 📂 الكهرباء الساكنة 🎯 مستوى متوسط
للتواصل: 00971504825082

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد هذه التجربة ستكون قادرًا على أن:

After this experiment you will be able to:

  1. تفسّر لماذا تتحرك الشحنات الحرة داخل الموصل عند وضعه في مجال خارجي.Explain why free charges move inside a conductor placed in an external field.
  2. تفسّر لماذا تنعدم المحصلة الكهربائية داخل الموصل في حالة التوازن الكهروستاتيكي.Explain why the net electric field inside a conductor is zero in electrostatic equilibrium.
  3. تحدد مواقع الشحنات المستحثة على سطح الموصل.Locate the induced charges on the surface of the conductor.

🎬 شاهد الفيديو

🎬 Watch the Video

⚡ الموصل في المجال الكهربائي

⚡ A conductor in an electric field

عند وضع موصل داخل مجال كهربائي تتأثر الشحنات الحرة فيه بقوة المجال فتتحرك: الشحنات السالبة (الإلكترونات) عكس اتجاه المجال، والموجبة مع اتجاهه. فتتجمع الشحنات على السطحين المتقابلين، ويتولد مجال داخلي يعاكس المجال الخارجي، حتى تصبح المحصلة داخل الموصل صفرًا.

When a conductor is placed in an electric field, the free charges in it feel the force of the field and move: negative charges (electrons) move against the field, and positive ones move along it. The charges collect on two opposite surfaces, creating an internal field that opposes the external one, until the net field inside the conductor is zero.

📘 الموصل في حالة التوازن

📘 The conductor at equilibrium

\[\vec E_{\text{in}}=\vec E_0+\vec E_{\text{induced}}=0\qquad\Rightarrow\qquad|\vec E_{\text{induced}}|=E_0\]

حيث \(\vec E_0\) المجال الخارجي، و\(\vec E_{\text{induced}}\) المجال الناتج عن الشحنات المستحثة على السطح. في حالة التوازن الكهروستاتيكي تكون الشحنات ساكنة، ولا يوجد مجال داخل الموصل.

where \(\vec E_0\) is the external field and \(\vec E_{\text{induced}}\) is the field of the induced surface charges. At electrostatic equilibrium the charges are at rest, and there is no field inside the conductor.

الظاهرةPhenomenonالتفسيرExplanationالنتيجةResult
موصل معزولAn isolated conductorالشحنات الحرة قادرة على الحركة داخل الموصلFree charges can move inside the conductorأي مجال داخلي يحرك الشحنات حتى يختفيAny internal field moves the charges until it vanishes
وضعه في مجال خارجيPlacing it in an external fieldتتحرك الشحنات الحرة تحت تأثير المجالFree charges move under the influence of the fieldتتوزع الشحنات على السطح لتولد مجالًا معاكسًاCharges distribute on the surface to produce an opposing field
استقطاب الشحناتPolarisationتتجمع الشحنات السالبة على جانب والموجبة على الجانب الآخرNegative charges gather on one side and positive ones on the otherينشأ مجال داخلي معاكس للمجال الخارجيAn internal field opposing the external field arises
محصلة المجال داخل الموصلNet field inside the conductorيتساوى المجال الخارجي مع المجال المستحثThe external field equals the induced fieldالمحصلة داخل الموصل صفرThe net field inside is zero
التوازن الكهروستاتيكيElectrostatic equilibriumتصبح القوة على الشحنات داخل الموصل صفرًاThe force on the charges inside becomes zeroيتوقف تدفق الشحناتThe flow of charges stops

💡 الخلاصة

💡 Conclusion

المجال الكهربائي داخل موصل في حالة التوازن الكهروستاتيكي يساوي صفرًا دائمًا، سواء كان الموصل صلبًا أو مجوفًا. وهذه الخاصية أساس فهم التأريض والحماية الكهربائية، فالقفص المعدني يحمي ما بداخله من المجال الخارجي.

In electrostatic equilibrium the electric field inside a conductor is always zero, whether the conductor is solid or hollow. This property is the basis of earthing and electrical shielding: a metal cage protects what is inside it from an external field.

💡 شرح إضافي: لماذا تبقى الشحنات المستحثة على السطح؟

💡 Extra explanation: why do the induced charges stay on the surface?

الشحنات الزائدة في الموصل تتنافر فيما بينها، فتتجه إلى أبعد مكان ممكن، أي إلى السطح. وإذا كانت هناك أي شحنة داخل الموصل فإن المجال الناتج عنها يحرك الشحنات حتى تصل إلى السطح.

Excess charges in a conductor repel one another and move as far apart as possible, that is, to the surface. If any charge were inside, its field would move the free charges until they reached the surface.

🧪 التجربة التفاعلية: موصل في مجال خارجي

🧪 Interactive Experiment: A Conductor in an External Field

اضغط «تشغيل» لترى الإلكترونات (الزرقاء) تتحرك عكس المجال الخارجي وتتجمع على اليسار، فتظهر شحنات مستحثة: سالبة على اليسار وموجبة على اليمين. يتولد مجال مستحث (أحمر متقطع) يعاكس المجال الخارجي، فتقل المحصلة داخل الموصل (الأخضر) حتى تصبح صفرًا.

Press “Start” to see the electrons (blue) move against the external field and collect on the left, leaving induced charges: negative on the left and positive on the right. An induced field (dashed red) opposes the external one, so the net field inside the conductor (green) decreases until it is zero.

🔩 كرة موصلة في مجال كهربائي خارجي

🔩 A conducting sphere in an external field

الصورة: الشحنات الموجبة (+) ثابتة في مكانها، والإلكترونات (•) تهتز حرارياً. عند تشغيل المجال تتحرك الإلكترونات عكسه فيظهر مجال مستحث معاكس.

The positive ions (+) stay fixed, and the electrons (•) jiggle thermally. When the field is switched on, the electrons move against it and an opposing induced field appears.

6
2
المجال الخارجي E₀External field E₀—
المجال المستحث E′ (معاكس)Induced field E′ (opposing)—
المحصلة داخل الكرة E = E₀ − E′Net field inside E = E₀ − E′—
الحالةState—

✍️ أمثلة محلولة

✍️ Worked Examples

❓ مثال 1Example 1

موصل مصمت موضوع في مجال خارجي \(E_0=500\ \mathrm{N/C}\). ما المجال المستحث داخل الموصل عند التوازن، وما المحصلة داخله؟

A solid conductor is placed in an external field \(E_0=500\ \mathrm{N/C}\). What is the induced field inside the conductor at equilibrium, and what is the net field inside it?

الحل
\(E_{\text{in}}=E_0+E_{\text{induced}}=0\Rightarrow E_{\text{induced}}=-500\ \mathrm{N/C}\)
✅ المجال المستحث \(500\ \mathrm{N/C}\) ويعاكس \(E_0\)، والمحصلة داخل الموصل صفر
Solution
\(E_{\text{in}}=E_0+E_{\text{induced}}=0\Rightarrow E_{\text{induced}}=-500\ \mathrm{N/C}\)
✅ The induced field is \(500\ \mathrm{N/C}\) opposing \(E_0\); the net field inside is zero
❓ مثال 2Example 2

موصل مجوف (تجويف داخله فارغ) وُضع في مجال خارجي. هل يوجد مجال داخل التجويف؟ ولماذا؟

A hollow conductor (with an empty cavity) is placed in an external field. Is there a field inside the cavity? Why?

الحل
المحصلة داخل مادة الموصل صفر، والشحنات تتوزع على السطح الخارجي، فلا توجد شحنة داخل التجويف، فلا يوجد مجال داخله.
✅ لا يوجد مجال داخل التجويف، وهذا هو مبدأ الحماية الكهربائية
Solution
The net field inside the metal is zero, and the charges lie on the outer surface, so there is no charge inside the cavity and no field there.
✅ There is no field inside the cavity; this is the principle of electrical shielding
❓ مثال 3Example 3

لماذا يجب ألا يقف الإنسان داخل سيارة معدنية أثناء العاصفة الرعدية ليكون آمنًا؟ وما الذي يحميه؟

Why is a person inside a metal car safe during a thunderstorm, and what protects them?

الحل
هيكل السيارة المعدني موصل، والشحنات تتوزع على سطحه الخارجي، فيكون المجال داخل السيارة صفرًا.
✅ الهيكل المعدني يحمي الركاب بمبدأ الحماية الكهربائية (القفص الفارادي)
Solution
The metal body is a conductor, and the charges spread over its outer surface, so the field inside the car is zero.
✅ The metal body protects the passengers by electrical shielding (a Faraday cage)

🧠 اختبر نفسك

🧠 Test Yourself

⭐ 1

ما المجال الكهربائي داخل موصل في حالة التوازن الكهروستاتيكي؟

What is the electric field inside a conductor at electrostatic equilibrium?

Aأكبر ما يمكنas large as possible
Bصفرzero
Cيساوي المجال الخارجيequal to the external field
Dيتغير من نقطة لأخرى دائمًاalways changes from point to point
الحل
تتحرك الشحنات حتى تنعدم المحصلة داخل الموصل.
✅ الإجابة B
Solution
Charges move until the net field inside the conductor vanishes.
✅ Answer B
⭐ 2

أين تتوزع الشحنات الزائدة على موصل مشحون في حالة التوازن؟

Where are the excess charges on a charged conductor distributed at equilibrium?

Aفي وسط الموصلin the centre of the conductor
Bعلى سطحه الخارجيon its outer surface
Cمنتظمة داخل حجمهuniformly throughout its volume
Dعند نقطة واحدة فقطat a single point only
الحل
الشحنات المتماثلة تتنافر، فتبتعد إلى السطح.
✅ الإجابة B
Solution
Like charges repel, so they move to the surface.
✅ Answer B
لاحظت خطأ؟ أو عندك سؤال عن التجربة؟ اكتبه بالتعليقات وحدد مكانه بالضبط. Noticed an error? Or have a question about the experiment? Write it in the comments and specify exactly where.