Fislab
الرئيسية / الدروس / قانون جاوس والمجال الكهربائي (12A)

⚡ التدفق الكهربائي وقانون جاوس

Gauss’s Law and the Electric Field (12A)
⏱️ 60 دقيقة 📂 الكهرباء 🎯 مستوى متوسط

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد دراسة هذا الدرس ستكون قادرًا على أن:

After this lesson you will be able to:

  1. تعرّف التدفق الكهربائي وتحسبه \(\Phi=EA\cos\theta\) عبر سطح مستوٍ وعبر الأسطح المغلقة.Define the electric flux and calculate it \(\Phi=EA\cos\theta\) through a plane surface and through closed surfaces.
  2. تنصّ على قانون جاوس \(\Phi=q_{enc}/\varepsilon_0\) وتستنتجه من قانون كولوم.State Gauss’s law \(\Phi=q_{enc}/\varepsilon_0\) and deduce it from Coulomb’s law.
  3. تفسّر أن المجال داخل الموصل صفر وأن التجاويف الموصلة محمية من المجالات.Explain that the field inside a conductor is zero and that conducting cavities are shielded from fields.
  4. تطبّق قانون جاوس بالتماثل لإيجاد مجال السلك اللانهائي والصفيحة والقشرة الكروية والكرة المصمتة.Apply Gauss’s law with symmetry to find the field of the infinite wire, the sheet, the spherical shell and the solid sphere.

🌊 التدفق الكهربائي

🌊 The Electric Flux

التدفق الكهربائي هو عدد خطوط المجال الكهربائي التي تجتاز سطحًا ما بصورة عمودية. ويعتمد على مساحة السطح وشدة المجال والزاوية \(\theta\) بين المجال والعمود الخارج من السطح. وهو كمية قياسية وحدته \(\mathrm{N\cdot m^2/C}\).

The electric flux is the number of electric field lines that pass through a surface perpendicularly. It depends on the area of the surface, the strength of the field and the angle \(\theta\) between the field and the normal leaving the surface. It is a scalar quantity whose unit is \(\mathrm{N\cdot m^2/C}\).

📌 التدفق الكهربائي

📌 The electric flux

\[\Phi=E\,A\cos\theta\qquad\left[\frac{\mathrm{N\cdot m^2}}{\mathrm C}\right]\]

حالات خاصة

Special cases

❓ مثال 1Example 1

سطح مربع ضلعه \(0.2\ \mathrm m\) في مجال منتظم \(E=500\ \mathrm{N/C}\). أوجد التدفق إذا صنع المجال \(30^\circ\) مع السطح.

A square surface of side \(0.2\ \mathrm m\) in a uniform field \(E=500\ \mathrm{N/C}\). Find the flux if the field makes \(30^\circ\) with the surface.

الحل
\(\theta=90^\circ-30^\circ=60^\circ\)
\(\Phi=EA\cos\theta=500\times0.04\times\cos60^\circ=10\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
✅ \(\Phi=10\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
Solution
\(\theta=90^\circ-30^\circ=60^\circ\)
\(\Phi=EA\cos\theta=500\times0.04\times\cos60^\circ=10\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
✅ \(\Phi=10\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)

وإذا صنع المجال \(30^\circ\) مع العمود فإن \(\Phi=20\cos30^\circ=17.3\); وإذا كان عموديًا على السطح \(\Phi=20\); وإذا كان موازيًا فـ\(\Phi=0\).

If the field makes \(30^\circ\) with the normal then \(\Phi=20\cos30^\circ=17.3\); if it is perpendicular to the surface \(\Phi=20\); and if it is parallel then \(\Phi=0\).


🧪 تجربة 1: التدفق عبر سطح مستوٍ

🧪 Experiment 1: The Flux Through a Plane Surface

نغيّر الزاوية وشدة المجال والمساحة ونقرأ التدفق.

We change the angle, the strength of the field and the area and read the flux.

🛠️ خطوات العمل

🛠️ Procedure

  1. اضبط \(E=500\), \(s=20\ \mathrm{cm}\), \(\theta=60^\circ\) وتحقق من \(10\).Set \(E=500\), \(s=20\ \mathrm{cm}\), \(\theta=60^\circ\) and check \(10\).
  2. حرّك \(\theta\) من \(0\) إلى \(180^\circ\) وراقب الإشارة.Move \(\theta\) from \(0\) to \(180^\circ\) and watch the sign.

🧪 تجربة 1: التدفق الكهربائي عبر سطح مستوٍ (كمحاكاة GeoGebra)

🧪 Experiment 1: Electric Flux Through a Plane Surface (like the GeoGebra applet)

سطح مربع في مجال منتظم. غيّر شدة المجال وطول الضلع والزاوية \(\theta\) بين المجال والعمود على السطح وراقب التدفق \(\Phi=EA\cos\theta\).

A square surface in a uniform field. Change the strength of the field, the length of the side and the angle \(\theta\) between the field and the normal to the surface and watch the flux \(\Phi=EA\cos\theta\).

500
20
60
المساحة \(A\)The area \(A\)—
\(\cos\theta\)\(\cos\theta\)—
التدفق \(\Phi\)The flux \(\Phi\)—

🔎 ماذا نلاحظ؟ وما الاستنتاج؟

🔎 What do we observe? What is the conclusion?

\(\Phi=EA\cos\theta\).

\(\Phi=EA\cos\theta\).

⭐ 1

وحدة التدفق الكهربائي:

The unit of the electric flux:

A\(\mathrm{N/C}\)\(\mathrm{N/C}\)
B\(\mathrm{N\cdot m^2/C}\)\(\mathrm{N\cdot m^2/C}\)
C\(\mathrm{N\cdot C/m^2}\)\(\mathrm{N\cdot C/m^2}\)
D\(\mathrm{C/m^2}\)\(\mathrm{C/m^2}\)
الحل
\(\Phi=EA\ \Rightarrow\ \frac{N}{C}\cdot m^2\)
✅ ('\\(\\mathrm{N\\cdot m^2/C}\\)', '\\(\\mathrm{N\\cdot m^2/C}\\)')
Solution
\(\Phi=EA\ \Rightarrow\ \frac{N}{C}\cdot m^2\)
✅ ('\\(\\mathrm{N\\cdot m^2/C}\\)', '\\(\\mathrm{N\\cdot m^2/C}\\)')

🧊 التدفق عبر سطح مغلق: المكعب

🧊 The Flux Through a Closed Surface: The Cube

❓ مثال 2Example 2

مكعب ضلعه \(0.3\ \mathrm m\) في مجال منتظم \(200\ \mathrm{N/C}\) موازٍ لمحور \(x\). أوجد التدفق عبر كل وجه والتدفق الكلي.

A cube of side \(0.3\ \mathrm m\) in a uniform field \(200\ \mathrm{N/C}\) parallel to the \(x\) axis. Find the flux through each face and the total flux.

الحل
\(\Phi_{\parallel}=0:\ \Phi_1=\Phi_2=\Phi_3=\Phi_4=0\)
\(\Phi_5=0.09\times200\times\cos0^\circ=+18\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
\(\Phi_6=0.09\times200\times\cos180^\circ=-18\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
\(\Phi_{net}=0+0+0+0+18-18=0\)
✅ \(\Phi_{net}=0\)
Solution
\(\Phi_{\parallel}=0:\ \Phi_1=\Phi_2=\Phi_3=\Phi_4=0\)
\(\Phi_5=0.09\times200\times\cos0^\circ=+18\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
\(\Phi_6=0.09\times200\times\cos180^\circ=-18\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
\(\Phi_{net}=0+0+0+0+18-18=0\)
✅ \(\Phi_{net}=0\)

نتيجة هامة: إذا وُضع جسم في مجال كهربائي (منتظم أو غير منتظم) ولم تكن بداخله شحنة فإن التدفق الكلي عبر سطحه المغلق يساوي صفرًا؛ لأن عدد الخطوط الداخلة يساوي عدد الخطوط الخارجة.

An important result: if a body is placed in an electric field (uniform or not) and there is no charge inside it, the total flux through its closed surface is zero; because the number of lines entering equals the number of lines leaving.


🧪 تجربة 2: المكعب في مجال منتظم

🧪 Experiment 2: The Cube in a Uniform Field

نغيّر اتجاه المجال بالنسبة للمكعب ونحسب التدفق عبر كل وجه.

We change the direction of the field relative to the cube and calculate the flux through each face.

🛠️ خطوات العمل

🛠️ Procedure

  1. اجعل \(\alpha=0\) ولاحظ الوجهين الجانبيين.Make \(\alpha=0\) and notice the two side faces.
  2. اجعل \(\alpha=45^\circ\) ولاحظ الأوجه الأربعة.Make \(\alpha=45^\circ\) and notice the four faces.

🧪 تجربة 2: مكعب في مجال منتظم

🧪 Experiment 2: A Cube in a Uniform Field

مكعب ضلعه \(s\) في مجال منتظم بزاوية \(\alpha\) مع المحور \(x\). احسب التدفق عبر كل وجه ثم التدفق الكلي.

A cube of side \(s\) in a uniform field at an angle \(\alpha\) with the \(x\) axis. Calculate the flux through each face then the total flux.

200
30
0
الوجه الأيمنThe right face—
الوجه العلويThe top face—
التدفق الكليThe total flux—

🔎 ماذا نلاحظ؟ وما الاستنتاج؟

🔎 What do we observe? What is the conclusion?

التدفق الكلي عبر سطح مغلق لا يحوي شحنة صفر.

The total flux through a closed surface that contains no charge is zero.


🎯 قانون جاوس

🎯 Gauss’s Law

لشحنة نقطية \(q\) نختار سطح جاوس كرويًّا مركزه الشحنة ونصف قطره \(r\). المجال على السطح ثابت المقدار وعمودي عليه، فالتدفق:

For a point charge \(q\) we choose a spherical Gaussian surface centred on the charge with a radius \(r\). The field on the surface is constant in magnitude and perpendicular to it, so the flux is:

📌 استنتاج قانون جاوس

📌 Deducing Gauss’s law

\[\Phi=\oint E\,dA=E\,(4\pi r^2)=\frac{q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\,(4\pi r^2)=\frac{q}{\varepsilon_0}\]

📌 قانون جاوس

📌 Gauss’s law

\[\Phi=\oint\vec E\cdot d\vec A=\frac{q_{enc}}{\varepsilon_0}\qquad,\qquad\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}\ \mathrm{C^2/(N\cdot m^2)}\]

يعتمد التدفق الكلي فقط على الشحنة المحصورة داخل السطح، لا على شكل السطح ولا على نصف قطره ولا على الشحنات خارجه. ويسهّل القانون إيجاد المجال عندما تكون للتوزيع تماثل يجعل المجال ثابت المقدار على سطح جاوس.

The total flux depends only on the charge enclosed inside the surface, not on the shape of the surface nor on its radius nor on the charges outside it. The law makes finding the field easy when the distribution has a symmetry that makes the field constant in magnitude on the Gaussian surface.

❓ مثال 3Example 3

شحنة نقطية \(5\ \mathrm{nC}\) داخل سطح كروي. أوجد التدفق الكلي عبره.

A point charge \(5\ \mathrm{nC}\) inside a spherical surface. Find the total flux through it.

الحل
\(\Phi=\frac{q}{\varepsilon_0}=\frac{5\times10^{-9}}{8.85\times10^{-12}}=565\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
✅ \(\Phi\approx565\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
Solution
\(\Phi=\frac{q}{\varepsilon_0}=\frac{5\times10^{-9}}{8.85\times10^{-12}}=565\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)
✅ \(\Phi\approx565\ \mathrm{N\cdot m^2/C}\)

🧪 تجربة 3: قانون جاوس لشحنة نقطية

🧪 Experiment 3: Gauss’s Law for a Point Charge

نغيّر الشحنة ونصف قطر السطح الجاوسي ونضع الشحنة خارجه.

We change the charge and the radius of the Gaussian surface and put the charge outside it.

🛠️ خطوات العمل

🛠️ Procedure

  1. غيّر \(r\) وراقب \(E\) و\(A\) والتدفق.Change \(r\) and watch \(E\), \(A\) and the flux.
  2. غيّر \(q\) وراقب التدفق.Change \(q\) and watch the flux.
  3. اضغط «انقل الشحنة خارج السطح».Press “Move the charge outside the surface”.

🧪 تجربة 3: قانون جاوس: شحنة نقطية داخل سطح كروي

🧪 Experiment 3: Gauss’s Law: A Point Charge Inside a Spherical Surface

شحنة نقطية في مركز سطح جاوس كروي. غيّر \(q\) ونصف القطر \(r\) وراقب \(E\) و\(A\) والتدفق \(\Phi=q/\varepsilon_0\)، ثم انقل الشحنة خارج السطح.

A point charge at the centre of a spherical Gaussian surface. Change \(q\) and the radius \(r\) and watch \(E\), \(A\) and the flux \(\Phi=q/\varepsilon_0\), then move the charge outside the surface.

5
20
\(E\) على السطح\(E\) on the surface—
\(A=4\pi r^2\)\(A=4\pi r^2\)—
التدفق الكلي \(\Phi\)The total flux \(\Phi\)—

🔎 ماذا نلاحظ؟ وما الاستنتاج؟

🔎 What do we observe? What is the conclusion?

\(\Phi=q_{enc}/\varepsilon_0\).

\(\Phi=q_{enc}/\varepsilon_0\).


🛡️ الموصلات وقانون جاوس

🛡️ Conductors and Gauss’s Law

نتائج قانون جاوس على الموصلات

Results of Gauss’s law on conductors


🧪 تجربة 4: موصل في مجال خارجي

🧪 Experiment 4: A Conductor in an External Field

نضع موصلًا في مجال منتظم ونقرأ المجال داخله والشحنة المستحثة على سطحه.

We put a conductor in a uniform field and read the field inside it and the charge induced on its surface.

🛠️ خطوات العمل

🛠️ Procedure

  1. اضغط «ضع الموصل» وراقب هجرة الشحنات.Press “Put the conductor” and watch the migration of the charges.
  2. ضاعف المجال وراقب كثافة الشحنة المستحثة.Double the field and watch the induced charge density.

🧪 تجربة 6: موصل في مجال خارجي (كمحاكاة GeoGebra)

🧪 Experiment 6: A Conductor in an External Field (like the GeoGebra applet)

ضع كتلة موصلة في مجال منتظم وراقب هجرة الشحنات الحرة وتكوّن مجال معاكس يجعل المجال داخل الموصل صفرًا.

Put a conducting block in a uniform field and watch the migration of the free charges and the formation of an opposite field that makes the field inside the conductor zero.

5
المجال داخل الجسمThe field inside the body—
الكثافة السطحية المستحثةThe induced surface density—

🔎 ماذا نلاحظ؟ وما الاستنتاج؟

🔎 What do we observe? What is the conclusion?

\(E_{in}=0\) و\(\sigma=\varepsilon_0E\).

\(E_{in}=0\) and \(\sigma=\varepsilon_0E\).


📏 المجال بالتماثل: السلك والصفيحة

📏 Fields by Symmetry: The Wire and the Sheet

سلك لانهائي كثافته الخطية \(\lambda\): نختار أسطوانة جاوسية طولها \(L\) ونصف قطرها \(r\) فيمرّ التدفق عبر السطح الجانبي فقط (القاعدتان معدومتا التدفق).

An infinite wire with a linear density \(\lambda\): we choose a Gaussian cylinder of length \(L\) and radius \(r\) so the flux passes through the lateral surface only (the two bases have no flux).

📌 السلك اللانهائي

📌 The infinite wire

\[E\,(2\pi rL)=\frac{\lambda L}{\varepsilon_0}\ \Rightarrow\ E=\frac{\lambda}{2\pi\varepsilon_0r}=\frac{2k\lambda}{r}\]

صفيحة غير موصلة لانهائية بكثافة سطحية \(\sigma\): أسطوانة جاوسية تخترق الصفيحة فيمرّ التدفق عبر القاعدتين (\(2EA\)). أما الصفيحة الموصلة فالشحنة على سطحها وداخلها مجال صفر، فيمرّ التدفق عبر القاعدة الخارجية فقط (\(EA\)).

An infinite non-conducting sheet with a surface density \(\sigma\): a Gaussian cylinder piercing the sheet so the flux passes through the two bases (\(2EA\)). For the conducting sheet the charge is on its surface and the field inside is zero, so the flux passes through the outer base only (\(EA\)).

📌 الصفيحتان

📌 The two sheets

\[E_{n}=\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\qquad,\qquad E_{c}=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}\]

❓ مثال 4Example 4

سلك طويل جدًا مشحون قيمة المجال عند نقطة تبعد \(0.3\ \mathrm m\) عنه \(2.5\times10^3\ \mathrm{N/C}\) والاتجاه نحو السلك. أوجد عدد الإلكترونات المكتسبة في كل متر.

A very long charged wire; the field at a point \(0.3\ \mathrm m\) from it is \(2.5\times10^3\ \mathrm{N/C}\) directed toward the wire. Find the number of electrons gained per metre.

الحل
\(\lambda=\frac{Er}{2k}=\frac{2.5\times10^3\times0.3}{2\times8.99\times10^9}=4.2\times10^{-8}\ \mathrm{C/m}\)
\(n=\frac{\lambda}{e}=\frac{4.2\times10^{-8}}{1.6\times10^{-19}}=2.6\times10^{11}\ \mathrm{electrons/m}\)
✅ \(n\approx2.6\times10^{11}\ \mathrm{/m}\)
Solution
\(\lambda=\frac{Er}{2k}=\frac{2.5\times10^3\times0.3}{2\times8.99\times10^9}=4.2\times10^{-8}\ \mathrm{C/m}\)
\(n=\frac{\lambda}{e}=\frac{4.2\times10^{-8}}{1.6\times10^{-19}}=2.6\times10^{11}\ \mathrm{electrons/m}\)
✅ \(n\approx2.6\times10^{11}\ \mathrm{/m}\)
❓ مثال 5Example 5

صفيحة لانهائية كثافة شحنتها \(2\ \mu\mathrm C/\mathrm{m^2}\). أوجد المجال لحالة غير موصلة ولحالة موصلة.

An infinite sheet of charge density \(2\ \mu\mathrm C/\mathrm{m^2}\). Find the field for a non-conducting and for a conducting case.

الحل
\(E_n=\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}=\frac{2\times10^{-6}}{2\times8.85\times10^{-12}}=1.13\times10^{5}\ \mathrm{N/C}\)
\(E_c=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}=2.26\times10^{5}\ \mathrm{N/C}\)
✅ \(E_n=1.13\times10^{5},\ E_c=2.26\times10^{5}\ \mathrm{N/C}\)
Solution
\(E_n=\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}=\frac{2\times10^{-6}}{2\times8.85\times10^{-12}}=1.13\times10^{5}\ \mathrm{N/C}\)
\(E_c=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}=2.26\times10^{5}\ \mathrm{N/C}\)
✅ \(E_n=1.13\times10^{5},\ E_c=2.26\times10^{5}\ \mathrm{N/C}\)

🧪 تجربة 5: السلك والصفيحة

🧪 Experiment 5: The Wire and the Sheet

نقارن مجال السلك والصفيحتين وكيف يتغير مع البعد.

We compare the field of the wire and the two sheets and how it changes with the distance.

🛠️ خطوات العمل

🛠️ Procedure

  1. اختر سلكًا وضاعف البعد.Choose a wire and double the distance.
  2. اختر صفيحة غير موصلة وغيّر البعد.Choose a non-conducting sheet and change the distance.
  3. اختر صفيحة موصلة وقارن القيمة.Choose a conducting sheet and compare the value.

🧪 تجربة 4: السلك والصفيحة بقانون جاوس (كمحاكاة GeoGebra)

🧪 Experiment 4: The Wire and the Sheet With Gauss’s Law (like the GeoGebra applet)

اختر سلكًا لانهائيًا أو صفيحة غير موصلة أو موصلة، وغيّر كثافة الشحنة والبعد وقارن اعتماد المجال على البعد.

Choose an infinite wire or a non-conducting or conducting sheet and change the charge density and the distance and compare how the field depends on the distance.

10
10
المجال \(E\)The field \(E\)—

🔎 ماذا نلاحظ؟ وما الاستنتاج؟

🔎 What do we observe? What is the conclusion?

تختلف أشكال \(E(r)\) باختلاف التماثل.

The forms of \(E(r)\) differ according to the symmetry.


🌐 التماثل الكروي

🌐 Spherical Symmetry

القشرة الكروية الموصلة (نصف قطرها \(R\) وشحنتها \(Q\)): خارجها \(E=kQ/r^2\) كأن الشحنة في المركز، وداخلها \(E=0\) لأن الشحنة المحصورة صفر. الكرة المصمتة غير الموصلة بكثافة حجمية \(\rho\): خارجها \(E=kQ/r^2\)، وداخلها الشحنة المحصورة \(q_s=Q\,r^3/R^3\) فيكون \(E=kQr/R^3\) (يزداد خطيًا مع \(r\)).

The conducting spherical shell (radius \(R\) and charge \(Q\)): outside it \(E=kQ/r^2\) as if the charge is at the centre, and inside it \(E=0\) because the enclosed charge is zero. The solid non-conducting sphere with a volume density \(\rho\): outside it \(E=kQ/r^2\), and inside it the enclosed charge is \(q_s=Q\,r^3/R^3\) so \(E=kQr/R^3\) (it increases linearly with \(r\)).

📌 الكرة المصمتة

📌 The solid sphere

\[E_{in}=\frac{kQ\,r}{R^3}\ \ (r\lt R)\qquad,\qquad E_{out}=\frac{kQ}{r^2}\ \ (r\gt R)\]

❓ مثال 6Example 6

كرة مصمتة غير موصلة شحنتها \(10\ \mathrm{nC}\) ونصف قطرها \(10\ \mathrm{cm}\). أوجد المجال عند \(5\ \mathrm{cm}\) وعند \(20\ \mathrm{cm}\) من المركز.

A solid non-conducting sphere of charge \(10\ \mathrm{nC}\) and radius \(10\ \mathrm{cm}\). Find the field at \(5\ \mathrm{cm}\) and at \(20\ \mathrm{cm}\) from the centre.

الحل
\(E_{5}=\frac{kQr}{R^3}=\frac{8.99\times10^9\times10^{-8}\times0.05}{0.1^3}=4495\ \mathrm{N/C}\)
\(E_{20}=\frac{kQ}{r^2}=\frac{8.99\times10^9\times10^{-8}}{0.2^2}=2247\ \mathrm{N/C}\)
✅ \(E_5\approx4.5\times10^{3},\ E_{20}\approx2.2\times10^{3}\ \mathrm{N/C}\)
Solution
\(E_{5}=\frac{kQr}{R^3}=\frac{8.99\times10^9\times10^{-8}\times0.05}{0.1^3}=4495\ \mathrm{N/C}\)
\(E_{20}=\frac{kQ}{r^2}=\frac{8.99\times10^9\times10^{-8}}{0.2^2}=2247\ \mathrm{N/C}\)
✅ \(E_5\approx4.5\times10^{3},\ E_{20}\approx2.2\times10^{3}\ \mathrm{N/C}\)

🧪 تجربة 6: القشرة الكروية والكرة المصمتة

🧪 Experiment 6: The Spherical Shell and the Solid Sphere

نحسب المجال داخل الجسم وخارجه ونرسم المنحنى \(E(r)\).

We calculate the field inside the body and outside it and draw the curve \(E(r)\).

🛠️ خطوات العمل

🛠️ Procedure

  1. اختر قشرة موصلة وحرّك \(r\) من الداخل إلى الخارج.Choose a conducting shell and move \(r\) from inside to outside.
  2. اختر كرة مصمتة وراقب الخط المستقيم داخلها.Choose a solid sphere and watch the straight line inside it.

🧪 تجربة 5: القشرة الكروية والكرة المصمتة (كمحاكاة GeoGebra)

🧪 Experiment 5: The Spherical Shell and the Solid Sphere (like the GeoGebra applet)

اختر قشرة كروية موصلة أو كرة مصمتة غير موصلة، وحرّك نقطة الحساب \(r\) داخل الجسم وخارجه وراقب المنحنى \(E(r)\).

Choose a conducting spherical shell or a solid non-conducting sphere and move the point of calculation \(r\) inside and outside the body and watch the curve \(E(r)\).

10
10
5
المجال \(E\) عند \(r\)The field \(E\) at \(r\)—
المجال عند السطحThe field at the surface—

🔎 ماذا نلاحظ؟ وما الاستنتاج؟

🔎 What do we observe? What is the conclusion?

قانون جاوس يعطي \(E(r)\) لكل تماثل.

Gauss’s law gives \(E(r)\) for each symmetry.

⭐ 2

المجال داخل قشرة كروية موصلة مشحونة:

The field inside a charged conducting spherical shell:

A\(kQ/R^2\)\(kQ/R^2\)
B\(kQr/R^3\)\(kQr/R^3\)
Cيتزايد نحو المركزincreases toward the centre
Dصفرzero
الحل
\(q_{enc}=0\ \Rightarrow\ E=0\)
✅ ('صفر', 'zero')
Solution
\(q_{enc}=0\ \Rightarrow\ E=0\)
✅ ('صفر', 'zero')

🚀 تطبيقات

🚀 Applications

أين نستعمل قانون جاوس؟

Where do we use Gauss’s law?


⚠️ أخطاء شائعة

⚠️ Common Mistakes

تجنّب هذه الأخطاء

Avoid these mistakes


📚 ملخص

📚 Summary

أهم ما تعلمناه

Key points


🧪 اختبر نفسك: امتحان من 20 سؤالاً

🧪 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 قانون جاوس والمجال الكهربائي (12A) Gauss’s Law and the Electric Field Quiz (12A)

20 سؤالاً - التدفق وقانون جاوس والموصلات والتماثل 20 Questions - the flux, Gauss’s law, conductors and symmetry

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!