Fislab
الرئيسية / الدروس / العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية

⚡ العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية

Factors Affecting the Electric Force (Coulomb's Law)
⏱️ 90 دقيقة 📂 الكهرباء 🎯 مستوى متوسط
للتواصل: 00971504825082

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد دراسة هذا الدرس ستكون قادرًا على أن:

After this lesson you will be able to:

  1. تجري تجربة لاستنتاج قانون كولوم، وتبيّن أثر المسافة وحاصل ضرب الشحنتين على القوة.Carry out an experiment to deduce Coulomb's law, showing the effect of distance and of the product of the charges on the force.
  2. تحسب القوة بين شحنتين، والمحصلة على شحنة من عدة شحنات على خط مستقيم أو في مثلث قائم.Calculate the force between two charges, and the net force on a charge due to several charges on a line or in a right triangle.
  3. تحدد اتجاه القوة: تجاذب بين شحنتين مختلفتين، وتنافر بين شحنتين متشابهتين.Determine the direction of the force: attraction between unlike charges, repulsion between like charges.

⚡ قانون كولوم

⚡ Coulomb's Law

القوة الكهربائية بين شحنتين نقطيتين تتوقف على ثلاثة عوامل: مقدار الشحنتين، والمسافة بينهما، ونوع الشحنة (موجبة أو سالبة). وتكون القوة تجاذبًا إذا اختلفت الإشارتان، وتنافرًا إذا تشابهتا.

The electric force between two point charges depends on three things: the sizes of the charges, the distance between them, and their signs. It is attraction when the signs differ, and repulsion when they match.

🧪 تجربة 1: القوة بين شحنتين وتغير المسافة

🧪 Experiment 1: force between two charges as the distance changes

الهدف: نقيس القوة بين شحنتين عند مسافات مختلفة، ونرى كيف تتغير القوة مع المسافة.

Goal: Measure the force between two charges at different distances, and see how it changes with distance.

خطوات التجربة
  1. اضبط الشحنتين q₁ وq₂ (مثلًا 1 µC لكل منهما)، ثم اختر مسافة r.Set the charges q₁ and q₂ (e.g. 1 µC each) and choose a distance r.
  2. اقرأ القوة F، واضغط «سجّل القراءة». كرر من 5 إلى 6 مسافات مختلفة.Read F and press “Record”. Repeat for 5 to 6 different distances.
  3. لاحظ الجدول: القوة تقل بسرعة كلما ابتعدت الشحنتان.In the table: the force falls quickly as the charges move apart.
  4. بعد 3 قراءات يظهر رسم F مقابل 1/r²، فاستنتج القانون.After three readings the graph of F against 1/r² appears; deduce the law.
Procedure
  1. Set the charges q₁ and q₂ (e.g. 1 µC each) and choose a distance r.
  2. Read F and press “Record”. Repeat for 5 to 6 different distances.
  3. In the table: the force falls quickly as the charges move apart.
  4. After three readings the graph of F against 1/r² appears; deduce the law.
1
1
1
r (m)F (N)
القوة F (N)Force F (N)—

📌 قانون كولوم

📌 Coulomb's law

\[F=\frac{k\,|q_1q_2|}{r^2}\qquad k\approx 8.99\times10^9\,N\cdot m^2/C^2\]

الاستنتاج: الرسم F بدلالة \(1/r^2\) خط مستقيم يمر بالأصل، فـ \(F\propto 1/r^2\). الميل هو \(k\,q_1q_2\). ومن المهم: عند مضاعفة المسافة تصبح القوة ربع قيمتها.
Conclusion: F against \(1/r^2\) is a straight line through the origin, so \(F\propto 1/r^2\). The slope is \(k\,q_1q_2\). Doubling the distance makes the force a quarter.

🔎 مثال

🔎 Example

❓ مثال 1Example 1

شحنتان \(q_1=q_2=1\,\mu C\) على بعد \(r=1\,m\). احسب القوة بينهما.

Two charges \(q_1=q_2=1\,\mu C\) at \(r=1\,m\). Find the force between them.

الحل
\[F=\frac{k|q_1q_2|}{r^2}=\frac{8.99\times10^9\times(10^{-6})^2}{1^2}\]
\[F\approx 9.0\times10^{-3}\,N\]
✅ \(F\approx 9.0\times10^{-3}\,N\)
Solution
\[F=\frac{k|q_1q_2|}{r^2}=\frac{8.99\times10^9\times(10^{-6})^2}{1^2}\]
\[F\approx 9.0\times10^{-3}\,N\]
✅ \(F\approx 9.0\times10^{-3}\,N\)
❓ مثال 2Example 2

نفس الشحنتين السابقتين، لكن المسافة صارت \(0.5\,m\). كيف تتغير القوة؟

Same two charges, but the distance is now \(0.5\,m\). How does the force change?

الحل
\[F=\frac{k|q_1q_2|}{(0.5)^2}=4\times F_{old}\]
\[F\approx 3.6\times10^{-2}\,N\]
✅ \(F\approx 3.6\times10^{-2}\,N\)، أي أربعة أمثال
Solution
\[F=\frac{k|q_1q_2|}{(0.5)^2}=4\times F_{old}\]
\[F\approx 3.6\times10^{-2}\,N\]
✅ \(F\approx 3.6\times10^{-2}\,N\), four times larger
⭐ 1

عند مضاعفة المسافة بين شحنتين، تصبح القوة:

When the distance between two charges doubles, the force becomes:

Aربع قيمتهاA quarter
Bنصف قيمتهاHalf
CضعفهاDouble
Dكما كانتThe same
الحل
✅ ربع قيمتها
Solution
✅ A quarter
⭐ 2

شحنتان متشابهتان في الإشارة تكون القوة بينهما:

Two like charges exert a force that is:

AتنافرًاRepulsion
BتجاذبًاAttraction
CصفرًاZero
DمتغيرةChanging
الحل
✅ تنافرًا
Solution
✅ Repulsion

🔗 حاصل ضرب الشحنتين

🔗 The product of the charges

نثبت المسافة ونغيّر الشحنات لنرى أثر حاصل ضربها في القوة.

We keep the distance fixed and change the charges to see the effect of their product on the force.

🧪 تجربة 2: القوة وحاصل ضرب الشحنتين

🧪 Experiment 2: force and the product of the charges

الهدف: نثبت المسافة ونغيّر الشحنات، لنعرف كيف تتغير القوة مع حاصل ضرب الشحنتين.

Goal: Keep the distance fixed and change the charges, to see how the force changes with the product of the charges.

خطوات التجربة
  1. اضبط المسافة r (مثلًا 1 m) وأبقها ثابتة طوال التجربة.Set the distance r (e.g. 1 m) and keep it fixed.
  2. غيّر q₁ أو q₂، واقرأ القوة F، ثم اضغط «سجّل القراءة». سجّل 5 قراءات بشحنات مختلفة.Change q₁ or q₂, read F, and press “Record”. Record 5 readings with different charges.
  3. لاحظ الجدول: كلما زاد حاصل الضرب q₁q₂ زادت القوة بالنسبة نفسها.In the table: as the product q₁q₂ grows, the force grows in the same proportion.
  4. بعد 3 قراءات يظهر رسم F مقابل q₁q₂، فاستنتج العلاقة.After three readings the graph of F against q₁q₂ appears; deduce the relation.
Procedure
  1. Set the distance r (e.g. 1 m) and keep it fixed.
  2. Change q₁ or q₂, read F, and press “Record”. Record 5 readings with different charges.
  3. In the table: as the product q₁q₂ grows, the force grows in the same proportion.
  4. After three readings the graph of F against q₁q₂ appears; deduce the relation.
1
1
1
q₁q₂ (µC²)F (N)
القوة F (N)Force F (N)—

📌 القوة والشحنات

📌 Force and the charges

\[F\propto q_1q_2\qquad F\propto \frac{1}{r^2}\]

الاستنتاج: الرسم F بدلالة \(q_1q_2\) خط مستقيم يمر بالأصل، فالقوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب الشحنتين. وإذا ضوعفت إحدى الشحنتين تضاعفت القوة، وإذا ضوعفتا معًا تضاعفت القوة أربع مرات.
Conclusion: F against \(q_1q_2\) is a straight line through the origin, so the force is proportional to the product of the charges. Doubling one charge doubles the force; doubling both quadruples it.
⭐ 3

القوة بين شحنتين تتناسب طرديًا مع:

The force between two charges is proportional to:

Aحاصل ضرب الشحنتينThe product of the charges
Bمجموع الشحنتينThe sum of the charges
CالمسافةThe distance
Dمربع المسافةThe square of the distance
الحل
✅ حاصل ضرب الشحنتين
Solution
✅ The product of the charges
❓ مثال 3Example 3

شحنتان \(q_1=2\,\mu C\)، \(q_2=1\,\mu C\) على بعد \(0.5\,m\). احسب القوة بينهما.

Two charges \(q_1=2\,\mu C\), \(q_2=1\,\mu C\) at \(0.5\,m\). Find the force between them.

الحل
\[F=\frac{k\,q_1q_2}{r^2}=\frac{8.99\times10^9\times2\times10^{-12}}{0.25}\]
\[F\approx 7.2\times10^{-2}\,N\]
✅ \(F\approx 7.2\times10^{-2}\,N\)
Solution
\[F=\frac{k\,q_1q_2}{r^2}=\frac{8.99\times10^9\times2\times10^{-12}}{0.25}\]
\[F\approx 7.2\times10^{-2}\,N\]
✅ \(F\approx 7.2\times10^{-2}\,N\)
⭐ 4

شحنتان مختلفتان في الإشارة تكون القوة بينهما:

Two unlike charges exert a force that is:

AتجاذبًاAttraction
BتنافرًاRepulsion
CصفرًاZero
DعموديةPerpendicular
الحل
✅ تجاذبًا
Solution
✅ Attraction

🧮 حاسبات قانون كولوم التفاعلية

🧮 Interactive Coulomb's law calculators

تحسب الحاسبات القوة لأي قيم تدخلها. الحاسبة الأولى ترسم أيضًا القوة بدلالة المسافة.

The calculators compute the force for any values you enter. The first calculator also plots the force against distance.

🧮 حاسبة قانون كولوم التفاعلية

🧮 Interactive Coulomb's Law Calculator

🧮 حاسبة 1: القوة بين شحنتين مع رسم F بدلالة r

🧮 Calculator 1: force between two charges, with F against r

ضع قيمة سالبة لإحدى الشحنتين لترى التجاذب. الرسم يبيّن القوة لكل مسافة، والنقطة الخضراء هي المسافة المدخلة.

Enter a negative value for one charge to see attraction. The graph shows the force at every distance; the green dot is the entered distance.

🧮 حاسبة 2: ثلاث شحنات على خط مستقيم

🧮 Calculator 2: three charges on a straight line

🧮 حاسبة 3: مثلث قائم الزاوية

🧮 Calculator 3: right triangle

الشحنة A في الزاوية القائمة، والشحنة B على المحور الأفقي على بعد a، والشحنة C على المحور الرأسي على بعد b.

Charge A is at the right-angle corner, B lies on the horizontal axis at distance a, and C lies on the vertical axis at distance b.

📌 ملخص الدرس

📌 Lesson Summary

🧪 اختبر نفسك: امتحان من 20 سؤالًا

🧪 Test Yourself: a 20-Question Exam

أنهِ الدرس بالاختبار التفاعلي التالي؛ أسئلته تجمع بين الفهم والحساب وتغطي جميع أقسام الدرس.

Finish with the interactive exam below; its questions mix understanding with calculation and cover every section of the lesson.

⚡

اختبار: العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية Quiz: Factors Affecting the Electric Force

20 سؤالاً - العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية وقانون كولوم 20 Questions - Factors Affecting the Electric Force and Coulomb's Law

المعلوماتInfo
الأسئلةQuestions
النتائجResults
📌 تعليمات مهمة:
• عدد الأسئلة: 20 سؤالاً
• مدة الاختبار: 30 دقيقة
• لا يمكنك تغيير إجاباتك أو إعادة الاختبار إلا بعد 24 ساعة من التسليم.
• تأكد من إجاباتك قبل التسليم! 📌 Important Instructions:
• Number of questions: 20 questions
• Quiz duration: 30 minutes
• You cannot change your answers or retake the quiz for 24 hours after submission.
• Make sure of your answers before submitting!

تم بحمد الله شرح العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية وقانون كولوم وتطبيقاته.

Praise be to Allah, we have covered the factors affecting the electric force and Coulomb's law with its applications.