تفسّر لماذا لا يتأثر ما بداخل موصل مجوف بالمجال الكهربائي الخارجي.Explain why what is inside a hollow conductor is not affected by an external electric field.
تميّز بين الموصل والعازل من حيث تأثرهما بالمجال.Distinguish between a conductor and an insulator in how they respond to a field.
تفسّر حماية الركاب داخل الطائرة أثناء الصواعق وحماية الأجهزة بالأقفاص المعدنية.Explain why passengers in an airplane are protected during lightning, and why metal cages protect equipment.
🎬 شاهد الفيديو
🎬 Watch the Video
⚡ الموصل المجوف والمجال الكهربائي
⚡ The hollow conductor and the electric field
في الموصل تتحرك الشحنات الحرة حتى تتوزع على سطحه الخارجي، ويكون المجال داخل مادته صفرًا. وفي الموصل المجوف يبقى التجويف الداخلي خاليًا من المجال، فما بداخله يكون محميًا من تأثير المجالات الخارجية، حتى لو كان الموصل مجوفًا وليس مصمتًا.
In a conductor the free charges move until they spread over its outer surface, and the field inside its material is zero. In a hollow conductor the inner cavity also stays free of field, so what is inside is protected from external fields, even if the conductor is hollow rather than solid.
📘 الحماية الكهربائية
📘 Electrical shielding
\[E_{\text{inside the cavity}}=0\]
هذه النتيجة تعني أن الموصل المجوف المغلق يعمل كدرع: يحمي ما بداخله من المجالات الخارجية، لأن الشحنات تتوزع على السطح الخارجي فقط. ويُعرف ذلك بالقفص الفارادي.
This result means a closed hollow conductor acts as a shield: it protects what is inside from external fields, because the charges spread over the outer surface only. This is known as a Faraday cage.
💡 شرح إضافي: لماذا يتأثر البلاستيك ولا يتأثر المعدن؟
💡 Extra explanation: why is plastic affected while metal is not?
المعدن موصل: فيه شحنات حرة تتحرك وتعادل المجال الداخلي فيصبح صفرًا. أما البلاستيك فعازل، لا توجد فيه شحنات حرة تتحرك، فيمر المجال خلاله، ويؤثر في الشحنات الموجودة في كرات نخاع البيلسان فتتطاير.
Metal is a conductor: it has free charges that move and cancel the internal field, so the field becomes zero. Plastic is an insulator: it has no free charges that can move, so the field passes through it and acts on the charges in the pith balls, which fly out.
💡 شرح إضافي: لماذا لا تؤذي الصاعقة الركاب داخل الطائرة؟
💡 Extra explanation: why doesn't lightning harm the passengers inside the plane?
هيكل الطائرة المعدني موصل، فتتوزع شحنة الصاعقة على سطحه الخارجي وتمر عبره إلى الأرض، ولا يصل التيار إلى داخل المقصورة. لذلك يبقى الركاب آمنين داخل الطائرة، ما داموا لا يلمسون الهيكل المعدني من الداخل بحيث تصلهم شحنة.
The metal body of the plane is a conductor: the lightning charge spreads over its outer surface and flows through it to the ground, so the current does not reach the cabin. The passengers remain safe inside, as long as they do not touch the metal body in a way that lets the charge reach them.
🧪 التجربة التفاعلية: مولدا فاندوغراف والطائرة
🧪 Interactive Experiment: Two Van de Graaff Generators and an Airplane
شغّل المولدين. في الكوب المعدني تبقى كرات نخاع البيلسان ساكنة، لأن المعدن يحجب المجال. وفي الكوب البلاستيكي تتطاير الكرات، لأن البلاستيك عازل يسمح بمرور المجال. وفي الوسط يظهر الركاب داخل الطائرة آمنين رغم الصاعقة.
Start both generators. Inside the metal cup the pith balls stay still, because the metal blocks the field. Inside the plastic cup the balls fly out, because plastic is an insulator that lets the field through. In the middle, the passengers in the airplane are safe despite the lightning.
🛡️ الموصل المجوف يحمي من المجال
🛡️ A hollow conductor shields from fields
7
المجال داخل الكوب المعدنيField inside the metal cup—
المجال داخل الكوب البلاستيكيField inside the plastic cup—
الحالةState—
✍️ أمثلة محلولة
✍️ Worked Examples
❓ مثال 1Example 1
لماذا تُغطّى أجهزة الإنذار الحساسة بعلبة معدنية؟
Why are sensitive instruments enclosed in a metal box?
الحل
العلبة المعدنية موصل مجوف، فتحمي الجهاز من المجالات الكهربائية الخارجية، فلا تتأثر الإشارات داخله.
✅ العلبة المعدنية تعمل كقفص فارادي يمنع تأثير المجالات الخارجية
Solution
The metal box is a hollow conductor, so it shields the device from external electric fields and the signals inside are not disturbed.
✅ The metal box acts as a Faraday cage against external fields
❓ مثال 2Example 2
هل تحمي الكابينة البلاستيكية (العازلة) الركاب من الصاعقة؟ ولماذا؟
Does a plastic (insulating) cabin protect the passengers from lightning? Why?
الحل
البلاستيك عازل، فلا يوجد فيه شحنات حرة لتتوزع على السطح، ويمر المجال الكهربائي للصاعقة داخله.
✅ لا؛ الحماية تأتي من الموصل المعدني، أما العازل فلا يحمي
Solution
Plastic is an insulator: it has no free charges to spread over the surface, so the lightning's field passes through it.
✅ No; the protection comes from a metal conductor, not from an insulator
❓ مثال 3Example 3
لماذا يُنصح بالبقاء داخل السيارة المعدنية أثناء العاصفة الرعدية، ولا يُنصح بالوقوف في الخلاء؟
Why is it advised to stay inside a metal car during a thunderstorm rather than standing in an open field?
الحل
هيكل السيارة المعدني موصل مجوف، فتتوزع شحنة الصاعقة على سطحه الخارجي، ويكون المجال داخله صفرًا. أما في الخلاء فلا توجد حماية.
✅ السيارة المعدنية تحمي ركابها كما تحمي الطائرة
Solution
The metal body of the car is a hollow conductor, so the lightning charge spreads over its outer surface and the field inside is zero. In an open field there is no protection.
✅ A metal car protects its passengers, just like the airplane
🧠 اختبر نفسك
🧠 Test Yourself
⭐ 1
لماذا لا تتطاير كرات نخاع البيلسان من الكوب المعدني؟
Why do the pith balls not fly out of the metal cup?
Aلأن المعدن لا ينقل الكهرباءbecause metal does not conduct electricity
Bلأن المعدن يحجب المجال داخله، فلا يصل إليهاbecause the metal blocks the field inside, so it does not reach them
Cلأن كرات نخاع البيلسان ثقيلةbecause the pith balls are heavy
Dلأن المولد لا يعملbecause the generator is not working
الحل
الموصل المجوف يحمي ما بداخله من المجال الخارجي.
✅ الإجابة B
Solution
A hollow conductor protects what is inside from the external field.
✅ Answer B
⭐ 2
أين تتوزع شحنة موصل مجوف مشحون؟
Where is the charge of a charged hollow conductor distributed?
Aداخل التجويفinside the cavity
Bعلى سطحه الخارجيon its outer surface
Cمنتظمة داخل مادتهuniformly throughout its material
Dفي مركز الموصلat the centre of the conductor
الحل
الشحنات الزائدة في الموصل تتوزع على سطحه الخارجي فقط.
✅ الإجابة B
Solution
Excess charge on a conductor spreads over its outer surface only.
✅ 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.