يُعرَّف الجهد الكهربائي عند نقطة بأنّه:
طاقة الوضع الكهربائية لوحدة الشحنات الموضوعة عند تلك النقطة
الشغل المبذول لتحريك أيّ شحنة مسافة معيّنة
حاصل ضرب الشحنة في المجال الكهربائي
القوّة الكهربائية لوحدة الكتلة
يُعبَّر عن الجهد الكهربائي عند نقطة بالعلاقة:
V = W × q0
V = PE/q0
V = q0/PE
V = PE × q0
يُقاس الجهد الكهربائي حسب النظام الدولي للوحدات بوحدة:
N.m
N/C
J/C (الفولت)
C/J
الجهد الكهربائي عند نقطة في مجال كهربائي هو خاصية:
لكتلة الشحنة الاختبارية فقط
للمسافة فقط بغضّ النظر عن أيّ شحنة
للشحنة الاختبارية الموضوعة عند النقطة فقط
للشحنة المولّدة للمجال، ولا يعتمد على الشحنة الموضوعة عند النقطة
إذا وُضعت شحنة q عند نقطة جهدها الكهربائي V؛ فإنّ طاقة الوضع الكهربائية المختزنة فيها تُعطى بالعلاقة:
PE = qV
PE = V/q
PE = q + V
PE = q/V
عند انتقال شحنة q من نقطة جهدها Vi إلى نقطة جهدها Vf؛ فإنّ التغيُّر في طاقة الوضع الكهربائية يُعطى بالعلاقة:
ΔPE = q/(Vf - Vi)
ΔPE = q(Vf - Vi)
ΔPE = q(Vf + Vi)
ΔPE = (Vf - Vi)/q
عند تحرّك شحنة موجبة من السكون بتأثير القوّة الكهربائية فقط باتّجاهها؛ فإنّ طاقتها الحركية:
تبقى ثابتة
تصبح صفرًا
تزداد، مقابل نقصان مساوٍ في طاقة الوضع الكهربائية
تقلّ، مقابل زيادة في طاقة الوضع
اتّجاه خطّ المجال الكهربائي يكون دائمًا باتّجاه:
لا علاقة له باتّجاه تغيّر الجهد
تزايد طاقة الوضع فقط
تزايد الجهد الكهربائي
تناقص الجهد الكهربائي
شحنتان نقطيتان +q و-q وُضعتا في مجال كهربائي؛ فإنّ النقطة الأعلى جهدًا بينهما تكون باتّجاه خطّ المجال:
من النقطة الأعلى جهدًا إلى الأقلّ جهدًا (اتّجاه خط المجال يشير لتناقص الجهد)
عموديًّا على خطّ المجال دائمًا
لا علاقة بين خطّ المجال والجهد
من النقطة الأقلّ جهدًا إلى الأعلى جهدًا
فرق الجهد بين نقطتين a وb في مجال كهربائي منتظم E يُعطى بالعلاقة:
Vb - Va = Edcosθ
Vb - Va = -Edcosθ
Vb - Va = E/d
Vb - Va = -E/d
في العلاقة Vb - Va = -Edcosθ، يمثّل الرمز d:
بُعد النقطة b عن مصدر المجال
المسافة العمودية على المجال فقط
مقدار الإزاحة من نقطة البداية a إلى نقطة النهاية b
نصف المسافة بين النقطتين
مجال كهربائي منتظم مقداره 2×104 V/m، تقع فيه نقطتان a وb تفصل بينهما مسافة 4 cm على امتداد خط المجال (θ=0°)؛ فإنّ فرق الجهد (Vb - Va) بوحدة V يساوي:
80
800
في المسألة السابقة نفسها، إذا كانت نقطة ثالثة c تقع على خطّ عمودي على المجال يمرّ بالنقطة b؛ فإنّ فرق الجهد (Vb - Vc) يساوي:
صفرًا؛ لأنّ b وc تقعان على سطح متساوي الجهد
قيمة موجبة كبيرة
قيمة سالبة كبيرة
لا يمكن حسابه دون معرفة زاوية أخرى
النقاط الواقعة على سطح عمودي على خطوط مجال كهربائي منتظم تكون:
مختلفة في الجهد دائمًا
متساوية في الجهد الكهربائي
متساوية في طاقة الحركة فقط
لا علاقة بين مواقعها والجهد
يمكن التعبير عن وحدة المجال الكهربائي (إضافة إلى N/C) بالصورة:
C/V
J/C
V/m
V.m
يُعطى مقدار المجال الكهربائي بين صفيحتين متوازيتين مشحونتين بفرق جهد ΔV والمسافة الفاصلة بينهما d بالعلاقة:
E = d/|ΔV|
E = ΔV + d
E = ΔV × d
E = |ΔV|/d
عند شحن موصل، يكون المجال الكهربائي داخله صفرًا؛ ما يعني أنّ الشغل الذي يبذله المجال لنقل شحنة بين أيّ نقطتين داخل الموصل:
يساوي صفرًا
سالبًا دائمًا
يعتمد على المسافة بين النقطتين
أعظميًّا
الجهد الكهربائي عند جميع نقاط سطح موصل مشحون وداخله (في حالة الاتّزان):
يختلف من نقطة لأخرى
متساوٍ ويساوي جهد السطح
يساوي صفرًا دائمًا
يعتمد على شكل الموصل فقط
خطوط المجال الكهربائي عند سطح موصل مشحون تكون دائمًا:
معدومة عند السطح
موازية للسطح
عمودية على السطح
مائلة بزاوية 45° دائمًا
يُعطى الجهد الكهربائي عند نقطة تقع خارج موصل كروي مشحون شحنته Q وعلى بُعد r من مركزه (حيث r > R) بالعلاقة:
V = kQr
V = kQ/R
V = kQ/r2
V = kQ/r
يُعطى الجهد الكهربائي عند أيّ نقطة على سطح موصل كروي مشحون أو داخله (حيث r ≤ R) بالعلاقة:
V = kQ/R (قيمة ثابتة)
V = صفر دائمًا
V = kQ/r ويعتمد على r
موصل كروي من النحاس نصف قطره 4 cm، إذا كان جهد نقطة على سطحه 2000 V؛ فإنّ جهد الموصل نفسه يساوي:
500 V
2000 V
1000 V
4000 V
موصل كروي مشحون ومعزول، جهده 100 V ونصف قطره 0.05 m؛ فإنّ شحنته بوحدة C تساوي تقريبًا:
5.5×10⁻⁸
9×10⁻¹⁰
5.5×10⁻¹⁰
1.0×10⁻⁹
كرة موصلة ومشحونة نصف قطرها R وجهدها V؛ فإنّ جهد نقطة تبعد مسافة 4R عن مركزها (خارج الكرة) بدلالة V يساوي:
4V
V
V/16
V/4
سطح تساوي الجهد يُعرَّف بأنّه السطح الذي يكون:
الجهد الكهربائي عند نقاطه جميعها متساويًا
التدفّق الكهربائي عبره أعظميًّا
الشحنة عند نقاطه متساوية فقط
المجال الكهربائي عند نقاطه صفرًا
سطوح تساوي الجهد لمجال كهربائي منتظم تكون:
كروية متّحدة المركز
متوازية والمسافات بينها متساوية
متقاطعة عند نقطة واحدة
غير منتظمة الشكل
سطوح تساوي الجهد لشحنة نقطية موجبة تكون:
خطوطًا مستقيمة مشعّة من الشحنة
مستوية ومتوازية
كروية متّحدة المركز مع الشحنة
فرق الجهد بين أيّ نقطتين تقعان على سطح تساوي الجهد نفسه يساوي:
يعتمد على المسافة بينهما
صفرًا
سطوح تساوي الجهد التي يكون الفرق في الجهد بينها متساويًا؛ تتقارب كلّما اقتربنا من الشحنة، وهذا يدلّ على أنّ:
المجال الكهربائي يقوى بالقرب من الشحنة (كلّما تقاربت السطوح)
الجهد يساوي صفرًا هناك
لا علاقة بين تقارب السطوح والمجال
المجال الكهربائي يضعف بالقرب من الشحنة
سطوح تساوي الجهد لا يمكن أن تتقاطع؛ لأنّه لو تقاطعت عند نقطة:
لأصبح المجال هناك صفرًا
لوُجد أكثر من قيمة للجهد الكهربائي عند تلك النقطة، وهذا غير ممكن
لأصبحت الشحنة هناك سالبة
لا يوجد سبب فيزيائي لذلك
العلاقة بين خطوط المجال الكهربائي وسطوح تساوي الجهد هي أنّها:
لا توجد علاقة بينها
متوازية دائمًا
متعامدة دائمًا
متطابقة مع بعضها
إلكترون وبروتون بدآ الحركة من السكون بالقرب من صفيحتين فلزّيتين مشحونتين، وعند وصول كلّ منهما إلى الصفيحة المقابلة؛ فإنّ:
الإلكترون أسرع بكثير دائمًا بغضّ النظر عن الطاقة
البروتون يكتسب طاقة حركية أكبر من الإلكترون
سرعتيهما متساويتان
طاقتيهما الحركيتين متساويتان (لأنّ مقدار الشحنة والقوّة المبذول عليهما الشغل نفسه)
جسيم كتلته m وشحنته q يتحرّك من السكون بين نقطتين فرق الجهد بينهما ΔV، فتكون سرعته النهائية v. جسيم آخر كتلته m/2 وشحنته 2q يتحرّك من السكون بين نقطتين فرق الجهد بينهما 2ΔV؛ فإنّ سرعته النهائية بدلالة v تساوي:
2√2 v
4v
8v
2v
إلكترون بدأ الحركة من السكون باتّجاه القوّة الكهربائية من الصفيحة X إلى الصفيحة Y، فكانت الزيادة في طاقته الحركية موجبة؛ فإنّ هذا يدلّ على أنّ جهد الصفيحة X:
أعلى من جهد الصفيحة Y
أقلّ من جهد الصفيحة Y (لأنّ الإلكترون سالب الشحنة ويتحرّك نحو الجهد الأعلى)
يساوي جهد الصفيحة Y تمامًا
لا علاقة بين حركة الإلكترون وفرق الجهد
عند الانتقال من مركز موصل كروي مشحون إلى نقطة على سطحه، فإنّ الجهد الكهربائي:
يصبح صفرًا عند السطح
يتناقص تدريجيًّا
يبقى ثابتًا؛ لأنّ الجهد داخل الموصل مساوٍ لجهد سطحه
يتزايد تدريجيًّا
عند الانتقال بين نقطتين داخل مجال كهربائي منتظم باتّجاه خطّ المجال؛ فإنّ الجهد الكهربائي:
يبقى ثابتًا
يتذبذب بشكل دوري
يزداد باستمرار
يتناقص باستمرار
شحنة q موجودة عند نقطة جهدها الكهربائي صفر؛ فإنّ طاقة الوضع الكهربائية المختزنة فيها تساوي:
سالبة دائمًا
تعتمد على كتلتها
أعظمية دائمًا
تزداد طاقة الوضع الكهربائية لشحنة سالبة عند انتقالها من نقطة إلى أخرى؛ إذا كانت هذه النقطة الأخرى:
ذات جهد أعلى من النقطة الأولى
ذات جهد أقلّ من النقطة الأولى (لأنّ ΔPE=qΔV وq سالبة)
لها الجهد نفسه
لا علاقة بين طاقة الوضع للشحنة السالبة والجهد
نقطة تبعد مسافة r عن مركز كرة مجوّفة غير موصلة نصف قطرها R مشحونة بشحنة +Q موزّعة بانتظام على سطحها، ويوجد فتحة صغيرة على سطحها. لنقل شحنة نقطية +q من النقطة (خارج الكرة) إلى مركز الكرة O بسرعة ثابتة بفعل قوّة خارجية؛ فإنّ شغل هذه القوّة الخارجية يساوي:
k(Q-q)/R
kqQ/r
kqQ(1/R - 1/r)
kqQ/R
جهاز تخطيط القلب (ECG) يقيس:
المجال المغناطيسي حول القلب
درجة حرارة القلب
التيار الكهربائي المباشر في عضلة القلب فقط
إشارات الجهد الكهربائي التي ينتجها القلب مع كلّ نبضة
لنقل شحنة اختبار موجبة بسرعة ثابتة من نقطة أقلّ جهدًا إلى نقطة أعلى جهدًا في مجال كهربائي؛ فإنّه يلزم التأثير فيها بقوّة خارجية:
مساوية للقوّة الكهربائية في المقدار ومعاكسة لها في الاتّجاه
أكبر من القوّة الكهربائية بكثير
لا حاجة لأيّة قوّة خارجية
باتّجاه القوّة الكهربائية نفسه
وفقًا لمبرهنة (الشغل - الطاقة الحركية)، فإنّ الشغل الكلّي المبذول على شحنة تتحرّك بسرعة متغيّرة تحت تأثير القوّة الكهربائية فقط يساوي:
التغيُّر في طاقة الوضع الكهربائية فقط
التغيُّر في طاقتها الحركية (ΔKE)
صفرًا دائمًا
حاصل ضرب الشحنة في الجهد فقط
عند تحرّك شحنة تحت تأثير القوّة الكهربائية فقط (قوّة محافظة)؛ فإنّ مجموع التغيُّر في طاقتها الحركية والتغيُّر في طاقة وضعها الكهربائية يساوي:
يعتمد على نوع الشحنة فقط
قيمة موجبة كبيرة دائمًا
صفرًا (ΔKE + ΔPE = 0)
قيمة سالبة كبيرة دائمًا
في تجربة قياس العلاقة بين فرق الجهد الكهربائي والمجال الكهربائي، يمثّل ميل الخطّ المستقيم في الرسم البياني (فرق الجهد مقابل الإزاحة):
مقدار المقاومة الكهربائية
الزمن اللازم للقياس
مقدار الشحنة
مقدار المجال الكهربائي المنتظم
العلاقة بين فرق الجهد الكهربائي (V) ومقدار المجال الكهربائي (E) والمسافة (d) في مجال منتظم هي:
V يتناسب طرديًّا مع كلّ من E وd
V يتناسب عكسيًّا مع E
V لا علاقة له بـ d
V يتناسب طرديًّا مع E فقط بغضّ النظر عن d
عند إهمال قوّة الجاذبية الأرضية مقارنةً بالقوّة الكهربائية على جسيم مشحون، فإنّ حركته داخل مجال كهربائي منتظم في بُعد واحد توصف باستخدام:
معادلات الحركة الدائرية
معادلات الحركة بتسارع ثابت
قانون حفظ الطاقة فقط دون معادلات الحركة
لا يمكن وصف حركته رياضيًّا
عند انتقال شحنة موجبة باتّجاه المجال الكهربائي (أي باتّجاه القوّة المؤثّرة فيها)؛ فإنّ الشغل الذي تبذله القوّة الكهربائية عليها يكون:
يعتمد على كتلة الشحنة فقط
موجبًا
سالبًا
سطوح تساوي الجهد لموصل كروي مشحون تكون:
غير منتظمة الشكل بتاتًا
معدومة (لا توجد أصلًا)
كروية الشكل ومتّحدة المركز مع الموصل
يُعدّ سطح الموصل الكروي المشحون نفسه:
سطح تساوي جهد
سطحًا متغيّر الجهد من نقطة لأخرى
سطحًا عديم الشحنة
سطحًا لا يمكن تعريف جهده
عند مضاعفة البُعد عن مركز موصل كروي مشحون (خارج الموصل) من r إلى 2r؛ فإنّ الجهد الكهربائي عند النقطة الجديدة (مقارنة بالأصلي V) يصبح:
V/2
2V