103
א א א אא א0 ، א ، א א א W ، א א א א א א אא א אא ، א אא א א א אאא א א ، א א א א W א א א א J א אK א א אא א ، אא א א א א א אא א ، א א א ، אא א א א אא א א א א ، א א אא א א אא א א ، א א K א ? א א א א ? א א Kאא אא א א אאא א א א א א ، א א א، א Kא א א אא א א א ؛ א K א א אא א א א: א א١١٨

الفيزياء التخصصية 118 فيز

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

0

،א،אאא

W، אאאאאאאאא

אא،אאאאאאאאאא

א،אא א א Wא א אא– Jא

אK א א א אא

،א אא א א א אאאא،

א אא ،אאא א א אאאאא

א،אאאאאאאא א א ،א א

Kא ? א א א א אא?

Kאאאאאא אאאאאא

אא،אאא،אKאאאאא

אאא؛אKא

אאאא

אא: אא

١١٨

Page 2: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

1

א

א אא ١ ٤

אא Jא٥ א

א ٧ א٨ א

١٠

א١٦ א

א١٩ א

א٢٣ א

٢٦ אאא

אאא ٢٧ אא٢٨ א

אאא٣٣ א

אא ٣٦

אא Jאא ٤٠ א ٤٢

אא ٤٥ אאא ٤٩

٥٥ אאאאא ٥٩

אאא ٦٢

Page 3: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

2

EאFא ٦٧ אאאא ٧١

אא ٧٧ אא Jאא ٧٧ א ٧٩

אא ٨٠ אא ٨٤

אאא ٨٥ אאאF JE ٨٨

אא ٩٣ אאא ٩٤

אאאא ٩٩ אא ١٠٢

אא ١٠٢

Page 4: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

3

Introduction

א א ، א ، אWא،אא

Wאz١٣ א،xKא،אאאא

،א א א א א א א א א אא אאא א

אאאאאאא،אKאאאאאאא

אאאאאאאא א א א א א ،א

א،אא،אאאא א א א א א

א א א א א ،א،אאאאאא

Kאאאאא ،א א א א א

Wא ١ J א אא א א א א

א אא א א א אא ،אא א אא א א ، א

Kא ٢ Jאאאאאא

،א א אא ،א אא ،אא אא ،א אאאאאא،אאאאאאא

،אאאא

Page 5: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

4

אא،אאאאKא

אא، ، א אא א א

Kאא Kאאא،אא

Page 6: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

5

אאאא

אאאא

Page 7: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

6

Wאא א א א אאא א

א א ، א א אאא א א א א ،F א KE

אאאאK

Wאאא

١ J א ،א א ،א א W א

Kאא،אא

٢ J א א אאKאאא،א

٣ J א ،א ،א Wא א Kא

٤ J ،א א אKא

٥ J א א א א א א، א

K

Page 8: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

7

אא

אא The Electrostatics

١ J١ אIntroductionW

אאamberאאא،אאא

אKEFאאאאאאא

אאא،א. א א א אא א א

Charles Augustine Coulomb א א א Kאאאאא

א א א electrostaticsא אfundamentals conceptsאא،אאelectric

charge א א ، conservation of electric

charge،אא،אאpermittivityאא אא،אCoulomb’s lawא א

electrostatic force אא،conductors אא،insulators א א ،אelectrostatic fieldא א ،

electrostatic potentialK א א א א א א ،א א

א א א Kattractionאrepulsionאאא

،אאnegative chargespositive charges،

Page 9: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

8

אא،Kא

٢ J١אאThe Electric ChargeW

א א electric neutral ، א،،אא

א א א ،א א אK א ، א א

א אimbalance ، K

אאאאKאאWאאאאא

١ JאWאאאLike charges repel each otherK ٢ J אא Wא אUnlike charges attract

each otherK אאאאatomic structure of matterא

אאnucleusאאאאאelectronאא א،، אא אא

א א elementary charge א א ،א ،א ،

אאאא(e)W،א C1060.1e 19

(C)א ،א א א א אא ،א א א א

)1025.6( 18Wא، kg101.9m 31

e

אא אאאcontinuous fluid،אאא

Page 10: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

9

אא א א א אא א א ،،،אWאאאא

q = n e, (n = 1, 2, …) (1-1) א אא (e)א ،א א

אcharge is quantizedK א א א א א א אא

א،protonא،אא א א ،א neutron

אא א،א ، Fאא١ J١KE

אMass (m) אCharge (e) אSymbol אParticle

1 -1 E 1836.15 +1 P proton

1838.68 0 N neutron

F١א J١אאEK

אא، א אא ، א א א א א א

אאW ١ J EאF א אאconductors אא א אא W

אאfree electrons א אroom temperature،א، אא ironא،cooperא،

aluminumK ٢ Jאאאnon conductors or insulatorsאאאW

،אEאFאאא،א אאwoodא،rubberא،plastic،

אglassK

Page 11: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

10

٣ JאאEאFאsemi conductorsאאאWאא،אאאאאאא אא א ،

،אאאא،א א אא germanium אsilicon א ،

אאאאאאאאאKאאא

٣ J١Coulomb's LawW

אא אא א א א Wאאאא،א

(9 109 N)KKאאאאא

אאCoulomb Charles Augustusא١٧٩٥א،אאאאאאא

א ،Coulomb’s torsion balanceאאאא א א א א א א א J

א א א א Jא אFאא،אא١ J١KE

אאא א )q( 1אאאא

، א א א א אא א אאאאאאKאאאא

vacuumW ١ J א א א (F) א

א)q,q( 12 point charges א Kא

Page 12: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(1-1)

אא אא ،

אא

א

א

(SI)،

א

(1-2)

א

(1-3)

א

،א

א

(F

א،

F א א א

11

אF)

،

W

221

r

qqk

א ،א

F

F

אא

،אא אWא

א

q1 q

2

אW

2r

1

١ J١E

(1-1-3)

א

א אא

אE

א

א،

-2)

1

r

qF

א

(k) ،

אF

אא

٢ J)r( 2

א

22

r

q

אא

Page 13: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

12

q1 = q

2 = 1C

r = 1 m

אאאrepulsion forceW

F = 9 109 N

אא(1-5)Wא

2292

29

21

2

1091

1109

C.m.NC

)m)(N(

qq

Frk

אא،(1-5)Wאא r̂

r

qq109F

2219

א)r̂(אאא(F)،אא(k)Wאא

o4

1k

(o)אאאאpermittivity of vacuumא،Wאאא

221129o C.m.N1085.8

)109(4

1

k4

1

אאא(1-5)Wאא

2

21

4

1

r

qqF

o

אאאאWאאא

221

r

qqkF EF (1-5)

Wאא

،אKא

Page 14: الفيزياء التخصصية 118 فيز

relative

(1-6)

א

א،Kא אא

אא

permittivi

،،

א ،

K

א

א،אity

אא

אאא א א

אאא

K אאא

אK

אא

13

א

אא

אא

،א

(r) K

אא

אא

א ،

א

אא

W

or

(1-6)א

א

١אE

א

W

א

אאאא

אא

١KE

F٢J

א א

א

אא

אא

F٢J

א

א

Page 15: الفيزياء التخصصية 118 فيز

F٣ J١،E

א

F٣ J١

אא

א

א،

א

(ABC،

،אא (B)K

١E

9F

9F

BC

BA

א

C)

(+2 א)

F١J

(

12(10

(

10(10

9

9

אKא

14

F١ J١E

א

10-6 C)

א

F٣ J١،E

)1020(

4)(10

)1020(

4)(10

22

6

22

6

)F( BAא

K K

א

(+4 1،א

8.1)10

9)10

6

2

6

א)

F( BCא

א

אא،א

(- ،0-6 C)

א

SW

N8

N9

א)

א

אא

١ J١

W

-10 10-

Solution

א

אא

١ J٢ J

-6 C)

א

א

،E

Page 16: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

15

2.74

)54.3(tan

54.32.2

79.7

)tan(

09.8)()(

79.7

2.28.14

79.760sin

5.460cos

1

22

,

,

,

o

x

y

yx

y

BCxBAx

BAyBA

BAxBA

F

F

NFFF

NF

NFFF

NFF

NFF

Fא١ J١אאאE(x, y)אאאא،אאא،

א א،א אא א א א،א א א א

Kאא ٢ J١

א אא (2 e) א א ،(10 e)،אאאא(3 nm)אאאKK

אSolutionW

אאאא،אW

Page 17: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

16

N

m

CCF

CmN

Ceq

Ceq

mnmr

r

qqF

o

o

1029

1919

12

22112

192

191

9

221

1012.5103

106.110106.12

1085.84

1

..1085.8

)106.1(1010

)106.1(22

1033

4

1

Kא،א

אאאאW)CmN109k( 229 ،Kא

٤ J١ אאThe Electric FieldW

אא אא

vectors fieldא ،א א א א א א)q( otest charge

א(q)אא،)F(א

א א )q( o אאאא ،אא(q)א)q( oאאאא،

א א א)q( o ،א א א א א א א א א א

Wאאא،אא

oq

FE

אאFE (1-7)

)E(אא،אא)q/F( o

אאא)F(

אא،(SI)(N/C)K אאאאאא

א،א ،אא

Page 18: الفيزياء التخصصية 118 فيز

at th

withorbi

elec

at th

the

near

א

(q

(1-8)

)r̂(

א Kא ،

Electric Fi

he surface

hin a hydrit

ctric break

he charged

electron b

r a charge

אא

١ ،E

q)

W

א

א

ield

e of uraniu

rogen atom

kdown occ

d drum of

beam acce

ed plastic c

א

F ١J

א

K

א א

um nuclus

m, at the el

curs in air

f a photoco

lerator in

comb

א

F

J١E

אאא

א

א א)E(

א

א

lectron

opier

a TV

17

،W

r̂r

qq

4

120

0

F١J

א،

F(K E(

א

אא

א

(q)،)q( o

א

test (qo)

א

א)

)E

E

א

א

א

א

א

א א

charge

א

q

FE

o

אא)E(

א

F ٢ J١א א

FE٦ J١KE

F٤-٢E

א

אאאאאא

א

א

א(r)א

r

q

4

1F2

0o

אאא

א F١Eא ،

F٥ J١E

א

( א

3

5

א

אא

אא

אr̂

q2

א

F١E

אא(N/C)

3 1021

5 1011

3 106

103

103

103

Page 19: الفيزياء التخصصية 118 فيز

in th

insicirc

وفيھا نرى

اإلشارة،

.

he lower a

de the copcuits

אא

موجبتين، و

ئية.

ن ومختلفتي

ت الكھربائية

atmospher

pper wire

א

אא

متساويتين

الت الكھربائ

ن متساويتين

ط المجاالت

re

of househ

FEE

عن شحنتين

طوط المجاال

عن شحنتين

خالل خطوط

hold

18

א

ي الناتجة ع

خط ن خالل

ئي الناتجة ع

حنتان من خ

אא

١אE

ال الكھربائي

فر الشحنتان

جال الكھربائ

الشح تجاذب

אא

א

F٢א J١

خطوط المجا

كيف تتناف

خطوط المج

نرى كيف تت

א

א

) خط١-٥ل (

) خ١-٦كل (

نروفيھا

אא

אא

الشكل

الشك

102

102

Page 20: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

19

٥ J١ אאאW

The Electric Field Due To A Point ChargeW אא)E(

א א(q) ،א(r)W

r̂r

q

4

1E

20

Wאאאאאא

2r

qkE EאאF (1-9)

)r̂( א unit vectorא א אא א א،אאאא)E(

אאFאא،אא٥ J١،אאE

Fא٦א J١KE ٣ J١

radiusא אא א)r()fm8.6( א אאאKאאא

Kאא אSolutionW

אאא(1-10)W

C/N109.2E

)m108.6(

)C106.1)(92()C.m.N109(

r

eZk

r

eZ

4

1E

21

215

19229

220

)Z(Kאאאאא

٦ J١ אאThe Electric PotentialW א،א

،אאאאא،אW ١ J؟אאא

Page 21: الفيزياء التخصصية 118 فيز

؟

(A)א electric

א אא

(1-10)

(B)K

،א

אא

(qo)

(אאא

(A))

،א

א

؟ אא

א

test c)q( o

(+q) ،א

אא

(qo)

אqE(

א،

F٧ J١KE

charge

א א א א א

(BאpoK

א )אא)q

20

אא

א

אא

א(B)

otential d

(F)

K AK )q( oK

)q( o

(F)W،

אאא

J١E

אא

א א(A)

difference

W

VB

אאאB

אA

אא

،א

א

אא

F٧א

א

poteא ،אאאe

V(W

VV

BBA

ABBA

אאאא

٨ J١E

א

אא

א

א (B)

ential ene

q)V

q

WV

oA

o

BAA

W WאאW

אאאאאא

אFא٨א

W BA

אא

٢ J٣ J

א

ergy

אא

U

BAW

VBWVAWUW

U

Page 22: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

21

אא،אאאאא،א)q( o אB)qV( oBK

א )VV( AB א א א אאאאא،W

o

AB

oAB q

UU

q

UVV

א א א א א א אא(q)אא)q( oWאא

r

qq

4

1r

r

qq

4

1

r.FW

o

o2o

o

(r)אאא(A)(B)،(F)א،Kאאא

W א א א א א ?אEאFאאאא?אKא(J/C)א(V)K

Wאא?אאאK?

אאKאא

٤ J١ א(1 10-6 C) א(3V)

א F٨ J١W،E ١ JKאאא ٢ Jאאאא(8V)K ٣ Jאאאאא(A)א(B)K

Page 23: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(q)

(א،

(6-11

א

(1 m)K

אא

א q)

E )

(r)

F١٠ J١E(B)

א

١E

W= q(VB -

א א

V

W

אאB)

F١J

U= q V = (1

(BK - VA) = (1

U = UB -

٢؟٣E א

(r)א

q

4

1

q

W

4

1Fr

o

V

Wאא

א(2 m)،

22

٨ J١א،E

10-6 C)(3V)

(AB)

10-6 C)(8V

W UA = 20

אF٢א א

4

1

q

r

qq

4r

r

qq

o

o

o

2o

o

r

q

4

1

o

אF

אK

point ch،

V) = 12 10

A)

V - 3V) = 20

10-6 J

אא

אW

r

q1

r

qq

4

1

o

o

o

א

אא

harge

(A

א

SW W

-6 J

א

10-6 J

א

א

)q( o،

אא

א

אאאA)

א

Solution

אא

אא

אא

אWא א

א

אkV

אא

٥ J١ אא

(1 ،

אא

א١ J

٢ J

٣ J

א

א

r

qk

א(q)،

א

C)

Page 24: الفيزياء التخصصية 118 فيز

W

cap

א

אא

V

א

CaW א

pacitor

،

א

١E

9

k

kVV BA

apacitan

א אא

J١KE ١KE

F٥J

V4500

mN109

r

1

r

1qk

r

qk

r

q

29

BA

BA

)r(

nce of the

،אא

אא

23

F١٠JF٩J

٩ J١א،E

101C

1

22

B

אא

e capaci

ca ،

V( A אV( A א

m2

1C0 6

itor

،apacitanc

א

א

א)VB

א)VB

SW

m1

1

אVA

א א

א ce

א،א

א

אא

Solution

א45VV BA

١אאא א K

אא

אא

١ J٢ J

א١ J

٢ JV500

٧ J١

א

Page 25: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

24

א א אא א ، K אא ،

אאאאאא(V)אאK(q) storage chargeאW،א

q V ?אא?א(C)א،

אאאF١EW،אאא q = CV (1-12)

אאאFאא،א١٠ J١KE،אאאא(SI)،א

אFarad،אאאW 1 Farad = 1 Coulomb/1 Volt 1 F = 1 C/1 V

Wאא א א א א אKאאא

אאאאאאאאאא،Kא،א،א،א

אא،אאאאא א )E(

אא، Gaus's

lowWאאאאאא qAd.E0

(1-13)

(q)א א ،א א א א ،אא(dA) אאאא א(A)،

א)Ad(،א،אא

א א א א )E( א )Ad(

א ، Kא )F(

(o) )E((dA)

F١EKאא،אא،אא

Page 26: الفيزياء التخصصية 118 فيز

،

(1-11)

(1-15

(1-16)

א

אא

א

(A)،אא

5)

א،

א

E()Ad(

אאא

א،(d) ،

(

א(d)

W

א

)E

(dא

،אא

א

FEE

(fringes)

א

(1-

א

25

אא אא

dA)

،

א

(V)،(+q(-q)K

א א

(

(1-1،15)

،א(1-11)

אא

א(A)

א אאq)

א،

(A)

(1-1،11)

א(1א

א

א

אא(V)

١E J

א א

J

א

2)

1-16)

א

א

AE

0

אWא

V

F١٠ J١

א،אAEo

C o

אאא

אא

q

א

Ed

א

EdC

d

Ao

Page 27: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(1-17) א

، ،א א

אא

Eאא

K

אאא

א ،W،

21 qqq

conn

(VK

א

אF

W

א i

inא אאא

(V)

(q)W32 q

אnected

V)

qqq( 21

א

ro ECapacito

in paralle

n series

،אא

C(אVV1

١E، א

(B)אאא

א)q3

26

א

Fr

ors in Para

א אאel

אא ،א

)C,C,C 321

VVV 32

F١١ JC,C,C( 321

אאא

א

א ،א

אallel

אאאא א

א

א)3

in ،)C( eq

אW

א

א א

אאא אאא

אא

א

Jparallel

Jאא

א

C ro

(r) ،אא

אא א،

אא ،

١،E،

א

אא

d

Ar

א

א٨ J١

F٥J

Page 28: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(1-19)

in serie،،אא،

אא

א

q

q1

אאes

א

con

(VK א

א

א

qq

q,VC

21

211

(CW

אאא

،א

אnnected

V)

א(V)VVV( 21

VCq

q,VC

13

32

K J١EC)CC

Capaci:

אא

א(B)א

א)V3

EFא

27

١ J١،EW

VCVC

VC

32

3

CC

אאF١١J

321 CCC

itors in se

אא

א

C,C,C( 321אא

)C( eqW

א

F ١٠

CC(VV 1

eq CV

qC

אא3

אeries

אאא

)3

in ،אא

אא

א

،

)CC 32

W 321 CCC

אאא

א

א

١KE،

١E، J

series

Jאא

א

א

n

1i3 C...

(n)א

א

אא

אF١٢ J١

F١٢ J١

אא

א

i ...C

٨ J١

א

א

א

Page 29: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

28

F١٢א J١،אEאאא،אא

،אא،אאא)V,V,V( 321،W،אאא

33

22

11

321

C

qV,

C

qV,

C

qV

qqqq

Wאא V = V1 + V2 + V3

Wאאא

321eq

321321

eq

C

1

C

1

C

1C1

C1

C1

C1

q

q

Cq

Cq

Cq

q

V

qC

321eq C

1

C

1

C

1

C

1 (1-20)

n

1i ieq C

1

C

1 (1-21)

(n)Kאאאאאא

١٠ J١אאאStorage Energy In A Charged CapacitorW אאא(q)אא(V)

א אאא א،אא)0V( א א )0q( א א )VV(

א א א אא (q)א ،WאEאFא

V2

1

2

0VV

(1-22)

(V)Kאא

Page 30: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

29

אאאא(q)א)V(W

qV2

1V

2

1qW

(1-23)

אאאאWאא،א

22

CV2

1

C2

qqV

2

1WU (1-21)

(1-21)אאאאאKאאא

٦ J١ )PF200C( 1 ،)PF600C( 2 ،אא

א(120 volt)K ١ JKאא ٢ JKאא

אSolutionW ١ J

C106.910)2.74.2(

qqq

C102.7

)V120)(10600(

VCq

C104.2

)V120)(F10200(

VCq

88

21

8

12

22

8

12

11

٢ J

F108C

F10800

)10600()10200(

CCC

10

12

1212

21

Page 31: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

30

٧ J١

)PF3C( 1 ،)PF6C( 2 ،אא אא(V = 10 volt)K

١ JKאא ٢ JKאאאא ٣ JKא

אSolutionW ١ J

F102PF2C

PF2

1

PF18

)36(

PF6

1

PF3

1

C

1

C

1

C

1

12

21

٢ J

C102)V10)(F102(

CVq1112

Wאאא

V33.3F106

C102

C

qV

V67.6F103

C102

C

qV

C102qqq

12

11

22

12

11

11

1121

W،אאאאא

volt1033.367.610

VVV 21t

Page 32: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

31

א Summary

אא א א א W א א ، ، א

221

221

o r

qqk

r

qq

4

1)N(F

אאאאאאאאWאאא،א(9

109 N)KאאאאאK

Wא א אW، אא א،אאא

W،אא

22oo r

qk

r

q

4

1

q

F)C/N(E

א א א א א א Wא אWK??

r

qk

r

q

4

1

q

W)volt(V

oo

A

WאאאאאאW،אאEF

V

q)farad(C

، א א א א אאאאW

d

AC ro

אא א א א Wא

...C

1

C

1

C

1

21eq

Page 33: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

32

Wאאאאאא Ceq = C

1 + C

2 + ...

א א א א א אWא

qV2

1U

Page 34: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(a)(2

(3.0 1

p(K

אא

א

א 10-6 C)

)F( 1א

א)p

א

، א

E

א Self T

א ،Kא

א

אא

E،،

אא

אאא

33

אאTest Exa

אא

אK

K

F١٣ J١

אא

F١١ J١Eא

אm

א א

E ،א

א

א

א

א ،

W ١،،

(30) (

א

W ١ J١،E

א

א א

אאאF١٣ J١

אא)

א)q( 1

אאאF١א

אא

אאאcm)

א

א

Page 35: الفيزياء التخصصية 118 فيز

)p(،

11d( ،

א

2q( 2

אא

א

)m10 3

א

5.0(א

()Cn20

א

א

א

א

)C105 6

)Cn10q( 1

)q( 1K

א

אא

א א

،

)V(K(K

א

)

K א

34

א

J١Eא

،א

)V(،

א)E(

cm30a( K

א

F١٥

capאC(K

W

אא

א)m

א

W ١٥ J١،E

א

Wא pacitor

F106C 6

،אאא א Kא

W١ J١ E

אאאא

א

אאאFא٥Kא

אאא

א)F

106q(

אאא

א אא

אאאF ١٦

20q( 3 ،

אא

א

א

א

)C0 6

١ J٢ J٣ J

א

א )Cn0

Page 36: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאא

א

אא

אאא

א א

35

J١Eא

א א

F١٦J

א

א

א

א א

א

W ،

KEF

אא

א

Page 37: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

36

אא Unit One Exercises & Problems

١ J١ א א (2 C) א א(-3 C)א ،

א(30 cm) א א א א KאאK؟א؟

٢ J١א א א(18 e)،א אאאא(1 nm)؟K

א؟ ٣ J١ א א א )C103( 9 א

א)C10120( 9 ،(3 nm)،אא אאאK؟

١ J١ א א א א א א(1 N/C)א(1 m)؟

٥ J١ א )kg105.0( 3 א )C105( 6،א א א א א

)C/N105.0( 5)m1010( 2W ١ JKאאאאאאא ٢ JKאאא ٣ JKאאאאאא

؟אאW Wאאאא،א

Kאא ٦ J١אא)C105q( 9

1،)C106q( 6

2

،)C103q( 63

א (A) אא )m1010r( 21

،)m105r( 2

)m103r( 23

Fאא،١٧ J١אאא ،Eא(A)K

Page 38: الفيزياء التخصصية 118 فيز

3q( 1 ،א

K א א

אא

)C10 9

א( ،

א

١E

אא(A

W

(A)،(A)

q(،

F٦J אA)

،E(A)K

א)

q( 5א א)1

١ J١E

37

١٧ Jא١،E

F١٨ J١E

א

C109 6

(

F١٨

F٧א

qq( 2 ،א

אאE)C

)F( 15

א

א

3q43

3r( א،אאאFא

א

א

١ )C10 9

)m10 2

١ J٢ J٣ J

א

אא

٧ J١

Page 39: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

38

٨ J١א(202 cm2)،

אא(0.1 cm)K ١ JKאאא

٢ Jאאאאא(500 V)אKKאא

٣ J א א ،א א א א א K

١ J א (0.1 cm) א (8)Kא א Kא א א א א

Kאאא ٩ J١א(3 F)،אאאא

א אאא،אאאאא(2.8)אK

١٠ J١ א(60 P F)Wאאא ١ Jא(2 kV)K ٢ Jאא(3 10-8 C)K

Page 40: الفيزياء التخصصية 118 فيز

א א א

א

אא

K

אא

א

א

q(

Optiona

א (Q)

(C)

١ J١E

)C101 8

٢ J١E

39

אal Proble

א אא

א)

F١٩

אKא

F٢٠

ems

١ Eא

א

א١ E

،א 5)א

א

א

F ١٩ J(a) ،

F ٢٠ Jcm)

א

١א א

١ אא

אא

١ J١

٢ J١

Page 41: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

40

אאאאאאאא

Page 42: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

41

Wאא

אא אאאאאאא،א،אאא

אא א ، א אא،EF א אא א

Kא Wאאא

١ JKאאאא

٢ JאאKאא

٣ J ، א א א א Kאאאא

٤ Jא א א אא Kא

٥ JKאאאאאא ٦ Jא אא ، אא

K ٧ Jאאאא

א،אאאאK ٨ J ،א אא

Kאאאא

Page 43: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

42

אא אאאאא

Current & The Electric Circuit

١ J٢אIntroductionW

א א אא א א ،،אאW،א א א אא א א

Kאאא

א א א Wא אa stream of moving changesאא،

، א א אאאאא

א(106 m/s)،אאאאא،אא

אא،אEאאF،אא א ،א א א Wא

אאא(V)א(E)א א ،א

אammeter ،אאאאא א אא א א ،אאא،אאא،א

FE ،א אא אא،אאא

Kא،אאאאא

Page 44: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

43

٢ J٢אאElectric CurrentW א אא א אא

א ، Eא אF אrandom

motion ،א א אא א אא،אאKאאאאא

א א ، א א א،אא

א ،א א א אא א א א א א Kא א

אestablished currentאאאא،steady state conditionאא،direct currentא،

א א א א א ، אalternating currentK

Wא אאא א א אא،א،אא

Wאאאא W א א א(q)אא א

(t)אאKF١EW

t

qI

FEא(2-1) א

א א אא Wאא אKא

אאא(SI)א،א(A)،אאא١١٥אK

F١Eאא(7-1)אI = (q/t)אא،אאא،K

Page 45: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

(2-2)

(2-3) א

א אאא

א

אא

،א

א W

(e)א،

אא ،

positnegatiא

א

אא

quanti،

א

،א א

א

Kאא ive term

ive termi

א א

א in

(q)

ized

אאelemK

א אא אא

minal

inal

אא

44

אnstantane

،א

א J

mentary c

K

(E،א، א

א א

אא

אous curr

א אא

,neq

א

charge

א א א

E)

א אא א אא

א F١ J٢KE

א

אrent

(nא

n,

א אאא

אא

א אאא K

אא אא

א

אא

W

d

dI

אn)

,3,2,1

אא(n) J

א

א א

א א א א ،

א،

אא

א

dt

dq

...,

אא

אא

א

Page 46: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

45

F١א J٢אאאE ١ J٢

א)A106( 4אאאאא،אא)s105( 3W،

١ JKאאאאאא ٢ J א א א א

אK؟ אSolutionW

١ Jאאא(2-1)W،

C3C1030

)s105)(A106(

tIqt

qI

7

34

٢ Jאא،(2-3)Kאא neq

(e) ،אא א (n) ،א (q)א אWאאאאאא

electron101875)C106.1(

)C1030(n

)C106.1(nC1030

1019

7

197

٣ J٢אאCurrent DensityW

Fא،אאאא٢ J٢E،

F א ٢ J٢ ،א א ،Eא א א א א)E(

א א א ، א אא א אcurrent density א

א )J( ، א א א א

Page 47: الفيزياء التخصصية 118 فيز

W

E (2-4)

(A/m2)K

(2-2

אא

אאא

א

(A (SI) u

אא

2)

א

אא

)v( dא

)v( d(J)א

F

،A)

אunit

)J(

א א

א

٢E،)

א

אא

א ، J

46

(I)א

F٢Jא

א א

א

אא

א

א

K Kא

)E(K

א

J٢Eא

א

אE،

J אאא

אK

٢EF٢J

א

F٢ J٢א

J

א

F٢Jא ،א

I

אא

אא

A

I

א

א)E(

،

Ad.J

Page 48: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

47

)Ad(אאאא)dA(،

)J()Ad(

אאא،אא(2-2)K אאאאאאא

אא א Kא drift velocityא א אא ، א )v( d

א ، א א א א ،

،א א א א א ، א א

Kאא Fא ٢ J٢א אא ،E

אאא)v( d

אאא،)L(א)LAn(،)n(אא)LA(،)A(א

א،אאאאא)t()q(W e)LAn(q (2-6)

)e( ،א א )q(אא )L(،Wאא dv/Lt

(2-7)

(2-7)(2-6)אא(2-1)،אאW

d

d

veAnI

)v/L(

e)nAL(

t

qI

אאא(A)W

dvenA

I

אאWא)J(W،

dvneJ

)( (2-8)

)v( d

Kאא א(2-8))J(

)v( d

אאKא(n e)Wאא(C/m3)K

Page 49: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

48

٢ J٢ א (2.2 mm)א

(1.8 mm)אאאאאא،(1.3 A)Kאא؟

אSolutionW ١ JWא

)m/A(106.2m1061.4

A3.1J

m1061.4

m1025.1

rA

A

IJ

2526Al

26

23

21Al

AlAl

٢ JWא

CuCu A

IJ

)m/A(101.5m1054.2

A3.1J

m1054.2

m109.0

rA

2526Cu

26

23

22Cu

אאאא(A)،Kאאא

٣ J٢ א )mm2.3W( )m250x(

)mA2.5I( ،،אאאאאאn-type semiconductorא،

،א א א א )m105.1n( 323 K ١ Jאא)J(

K

Page 50: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

49

٢ Jאא)v( d

K אSolutionW

١ J

Wx

IJ

Wא A = Wx

263

3

m/A6500)m10250)(m102.3(

A102.5J

٢ J

s/cm27s/m27.0

)C1060.1)(m105.1(

m/A6500

ne

Jv

19323

2

d

٤ J٢אאאResistance and ResistivityW

אא،אאאאאא،(V)א

אammeterא ، א א א אאאא،אאאEאFאKאאא،א

אאresistanceא(V)אאא(I)Wאא،

I

VR EאF (2-9)

Wאאאאאא

K

Page 51: الفيزياء التخصصية 118 فيز

ohm

א

،א

א

، א א ،א

(2-10

(2-11

)E(

אא

א א

א،אאא

אK

א

(I)

א

א KE

EF

E 0)

E )

א

volt/aGeorg

1 o

א

J ،א אאא

א

F ()

א

א(.m،

amper

Simon O

hm = 1

א

א א،

J(

א

א א

()א

F

Fא (SI)m)

50

(SI)Ohm (187

= 1 vol

אKא

א

א

)J

،א

א)

W

א)

(A/K

א א70)

K t/amper

אא

אא re

א)E(

אאאא

K א אא

א/m2)

א

אא

אאא

א sistor

אא

א ،א

אא

אJ(

W

א

א א

א

א אא ،אא

conducti

W

J

א

א(V/m)J

אא

()

א

א

ivity

א

J

E

E

J

E

m)

Page 52: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

51

mmA

A

mA

mV.

)/(

).(

)/(

)/(2

אאKEF(2-11)אאאא(2-12)Kאא

JE

(2-12) א (2-11)(2-12)א א אא

אאKאאאאconductivityאאאא

Wא = 1/ EאאאאF (2-13)

EF(.m)-1K

Fא١ J٢אאEKאא

Temperature coefficient of resistivity

(k-1)

אאא

Resistivity (.m) אא

Material א

אtypical metals

4.1 10-3 1.62 10-8 silver

4.3 10-3 1.69 10-8 copper

4.4 10-3 2.72 10-8 aluminum

4.2 10-3 2.22 10-8 tungsten

F١א J٢אא،אאEאאFE(20C)

Page 53: الفيزياء التخصصية 118 فيز

iron

platinum

mangani

t

Silico

Silicon

Silicon

gl

fused

א

(I

אא

Mat

m

izum

typical sem

on. pure

n. n-type

n. p-type

typical i

lass

d quartz

א(20°C)

אI)

א

erialא

iconductors

J

J

insulator

א

אא

(A)א،

s

،אא

،

(א،

52

Resistivityא

9.68

10.6

18.2

2.2

8.7

2.8

1010 –

10

א؟ F٣ J٢KE

א(L)

y (.m)א

10-8

10-8

10-8

10-3

10-4

10-3

1014

016

אFE

א

(V)،

א

Temperatuof resis אא

6.2

3.9

0.00

-70

F١ J٢E

Wאאא

F٣ Jא٢E

א

ure coefficiestivity (k-1)א

2 10-3

9 10-3

02 10-3

0 10-3

-

-

-

-

-

א

אאאאא

א

אא

ent

א

Page 54: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

53

Fאאא٣ J٢ E(L) (A)،א(V) א،(I) K

אא،אא)E()J(

אאאWא،

L

VE EאאF

Wאא

A

IJ EאF

)E()J(א(2-11)W

AI

LV

J

E

/

/

אא )I/V( א )R(، א א אאאא)L()A(W

A

LR

L

AR EאאF (2-14)

Wא א Eא Fא א א

KEאFא אאאK

،אא א W א א אאאאא؟

Fאא،אאא٤ J٢KE

Page 55: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(2-12)

א

E

E

()

א

(2-16

אא

אא

(

F ١ J٢،E

א )

(K

Eא 6)

א

(o = 1.69

א

F F

א א אא

).T( oo

א

10-8 .m)

אאא

א ،EF

Jאא

W א

54

אאא

אW

،א

אאאאF

٢אE

אא

)( o

אא א

،א

א

F٤ J٢א

אא

o

)T( o)

W

א E Jא

אא

RR

א

א

א

TT(o

א

20To

K293To

69.1o

( F ٤ J٢E

(T)

T(RR oo

אא

א

)To

א

C0

K

cm.

)

אאא

)( o

א)To

Page 56: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

55

٤ J٢ א(0.9 mm)،(1.3 A)،

؟אאאאא אSolutionW

JE

2526

26

23

2

m/A101.5m1054.2

A3.1J

m1054.2

m109.0

rA

A

IJ

()F א א א ١א J٢W Em.1069.1 8 ،W

m/V106.8E

)m/A101.5)(m.1069.1(E3

258

אאW)E(Kאאא

٥ J٢Ohm's LawW

אאresistorconductor א א א ،

א אpotential magnitude and polarityא א ، Kא א

Fא،٢א J٢WאאאאE،،

Page 57: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(1000 )K

،אא(V)K

،אF١E)V/I(

،א

אא

א

אא

אא א

א

א(I)Kא

א

אא

א

אא

E،،

אא(V)

א(V)

(V) Eא

אא

56

F٢ J٢

א(V)

(I)(I)

(p.n)K

אא אF

،

א

Jאא

EF אא

J٢E

אא

א

F٢ J٢

F٢J

א

(I/

א

J J

א

(I)אא

א

VR( ،K

אאI/V)

אא

א

א

א)I/V

א

F١E

Page 58: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

57

Fא ٢ J٢א אא Eאאאאאא،אא

אא א א א )volt50.1( ،אאאא ،אאא

Kא א א ،א(2-9)אא،א،א)volt(

אאאא)amper(אאKאאא

Fא٢ J٢א،אEF٢ J٢ א ،E ، א)np( Kא

א א א א א אאא،א،

א،א אאאאאW

I

VR

J

E

א)R()L()A(א)(

)A/L(R אא،)L/RA( א،א)E(

W)L/V(Fא٣א J٢Wא،E

A

I

L

RAJ

L

VE

RIVL

RI

L

V

אאאאאא(V,I)،א،(ohm-

meter)،Kאאא

Page 59: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

58

א א א J J ، א אא Wאא

١ Jאאא ،א א א ،EאF KEאFא

٢ Jאא،(2-9) (R = V/I)،(R)אאא(V)K

٣ Jאא،(2-11)א( =E/J)،()אאאא(E)K

٥ J٢

(2 m)(8 mm)א،)m.10756.1( 8 Kא؟

אSolutionW

A

LR

(A)،אא،אאW 2rA

r = 4 mmKא

02.7Rm1003.5

m2m.10756.1R

m1003.5)m104(A

258

2523

٦ J٢

)35.3( אא)C20( ،אא)C50( Wאאאא،)K1026.4( 14 K

אSolutionW )t1(RR ot

Page 60: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

59

W C 50t R R

אא 3.35RR C20o

392.3

)K30K1026.41(35.3R

K1026.4

K30)293323(C)2050(t

14C50

14

،א א

Wאא ١ J א)P( אא

)V(W IVP EאF (2-17)

)P(אpower،)I(،אאאאא)V(

אpotential defferenceKאא ٢ Jא،אאאא

W،אא

R

VIRP

2

אא א)watt(אא ،،W،אא

EאאF )s1/J1(W1 )P(אאאאאresistive dissipation

(R) א א א ، א ions lattice،א א א

Kאאא

Page 61: الفيزياء التخصصية 118 فيز

ResistoW،

א

א

א

(2-18)

אא

ors in Se

،א

א،

amme،

،

אא

א

eries and

،

in sen

eter

in serie،

א)I(

א

א

d in Para

א

אnries

،א،אW،

אאes

VV

W

I

V

I

V

א

א

60

אallel

אא

א א אאא

W

(V)

אאW،

321 VVV

)I(

I

V

I

V

I

V 321

אF

אאאא

،

א

)V,V,V( 321

א)

א

א

אא

א

א

אא ٦ J٢،E

E

)R,R,R( 321

א

א

eqR

א אK

א

٢אא

K א

I = consF٦א

F٦ J٢E

)

W 21 RR

W א

אא

٦ J٢

אא

אא

אstant

א

א

3R

Page 62: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

א

(2-19)

אא

א،

א

א

in אא

in para

אא

FW

א

parallel

אallel

،

VV

W321 I,I,I

(V)

V

I

V

I

א

61

אאא

א(V)

אא

W 321 VVV

אא

א

V

I

V

I

V

I 321

אF

א

אא،א

א

אא

א

٢E

אא

(I)

I

א

eqR

1

א

(I)

٢KE

F٧J

אא

אאW 321 III

21 R

1

R

1

אא

א

F٧J

א

אא

3R

1

Page 63: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

، ،א

אא

אא

אא

(r)((7 )

א

א

א،א

٢E

א אא

(3 )

،

אא،

J٢KE

F٧J

אא

R

1

eq

Req

(אא

5.7

1.2Rtot

62

אאא

F٨J

٨ J٢א،Eא؟

א

،

21

10

7

1

3

1

1.210

21

(2 )

05

W

אא،

א

Fאאא

א ،

אW

1

0

K

א א

4.0

א

א

אא

א

אSW

א אאW،א

א אא

אא

א

Wאא

٧ J٢ אאא

אSolution

א א

אא

אא

א אא

א

א

Page 64: الفيزياء التخصصية 118 فيز

K

E

(2-20)

א א

K

אא

א

אאא

E(،

א

א

אאאא

א

ElectriW

٢א،E

exteא،

)fmE

F

א אא

RI

tot

ic Circui

F ٩J

J٢E

א(r)K

V ernal resi

V אא

F

אא ،א א

63

V4

5.7

30

it Equat

؟ א

F٩J

א

IrVr

stor

IRVR

א אא

A4

ion

،

א

אאא

א

א אW

אא ،

א

אאאאאא א

א

א

א א (a)Ir

Wאאא

אא

א

٢א

K

אאא

אאK

א

0IR

IR

אא

٧ J٢א

١ J

٢ Jא

אא

Ir

Page 65: الفيزياء التخصصية 118 فيز

(2-21

(2-22)

(2-23)

(2-24)

אא

א

E )

א

W

א

א

אא

(I)

א (2א

،

אF

אF١٠ J٢KE

١ J٢E

א

א

2-21)

64

אW

F١٠

W

(אא

rK

،א

אא א

א(a)

א

א

(2-20)

אresistive

אא

א

א א

אא

אV

א

אdissipati

א אא

א

אא

(rI

אאאאא

אVV ab

א،RII 2

אאion

אא א

I

אא

)R

אא

Ir

אrI 2

אא

R

Page 66: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

65

(R)אאאאאאKאא

٨ J٢

א א אא א )V24( אא ،)1r( K ١ J א א א א Kאא א א )7( rK ٢ JKאאא ٣ JKאא

אSolutionW ١ Jאא(2-21)Wא

A3)71(

V24

rRI

٢ Jאא(2-22)W

V21)1)(3(24

IrVV ab

٣ JWא watt72324IP

Page 67: الفيزياء التخصصية 118 فيز

Kאא

אא

W

(a)

א

K

א

א

F

א

٢KE

١ J٢E

אא(b)K

אא

א א

(a(b)

66

F١١J

F١١

א(a)

אא א

rrI

Ir

1

2

22

אa)

א

א

אא

א

א

1(

(

Rr

IrIR

2

1

1

אKEא

א

א

אא

SW א

א

)101

V)48(

01

אאא

א

٩ J٢ אאא

Solution

2

א

א

3.012

4

א

אא

١ J٢ J

א١ J12

א

A33

٢ JF

Page 68: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אא

אא

V(

V(

V(

V(

WEא

(4K)א،

K

،

(W = Iאא

א

IR)VV

Ir)VV

)VV

V()VV

db

cd

1ac

ac

V(

V(

V(

b

e

e

SupFא

א)

א

EאFsuperI2Rt)

V

33.0(4

R

r

V()VV

ab

1

1

cd

Ir)V

)V

V()V

2e

2a

ba

per Cond

Kammeאא

א(א

אr conduct

א J

67

663.7

3.0()1)(3

V)VV db

66.7V

)333.0(8

V)V

ab

bae

ductivity

erlingh O

א

א(4 K)

tivity

)10)(333

Vba

W

V63

V663.71)

אy

Onnes

F١٢ J٢Eא

אאאא

א

V663.7

א

V

א

Fאא

אא K

א

٢אאא

٢KE

א

(I2R)

אא

א

٨ J٢

F١٢J

אאא

Page 69: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

68

אא(7.2 K)א،،אאאKאאאאא

א א J א א super conductivity J١٩٨٦אאCeramic،

אאא،(122 K)K אWאאאאאא

אאאlow temperature،אא א ،א אא א ، א א א

א א א א א(77 K)K

Page 70: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

69

א Summary

אאElectric Current IntensityאאאW(q)אאאא(t)אאא،

א(I)W،

)s(t

)C(q)A(I

אאElectric Current densityאאאW(q) א א(A)א א ،א

א(I)אא(A)Wא،

)m(A

)A(I)m.A(J

22

אResistance א א א W(V) אאא(I)W

)amper(I

)volt(V)ohm(R

אא)R( eqאאאאWא

...RRRR 321eq

אא)R( eqאאאאWא

...R

1

R

1

R

1

R

1

321eq

אOhmא א א W(SI)،א،אא

Kאא

א אResistivity א א WKא،א

Page 71: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

70

)m(L

)m(A)(R)m.(

2

א אא אHeat Coefficient of resistonceא WאאKאא

)k(T)(R

)RR()K(

o

oT1

אאDrift VelocityאאאאWKאא

)C(e)m(n

)mA(J)s/m(v

3

2

d

אאאאElectro motive forceאאWא א ،א אא א א

Kא؛א

Kirchhoff’s rulesW

١ JאאאאWאאאא، א א ،א אא אאאאאאWאא

Kאאאא

0...III

...III

21

21

٢ Jא א א א א א א א Wא א ،א א אא אאאאאאW

אא،אKאאא V

Page 72: الفيزياء التخصصية 118 فيز

א

(1.3 Kא

F١٣ J٢،E

K

אא

א

א3 A)

א

F א 1r( K

אא

א

א ،אא)1

אK

א Self T

א ،א

، א

א א

K

אא

71

אאTest Exa

א

(0.9א

18( ،

Kאא

J٢Eא

אm

א ،

9 mm)

v( d

5R( 2 )V8

אאא

F١٣

א

א אא

W

א)d

147.8 KW R( 1 )

אאאא

אאא

א

א

א אא

אאאאא

)m(0 328

אאא )12

א

אא

אא

א

١ J٢ J٣ J

Page 73: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

72

אאאאW Fאאאאא١٤ J٢WE

F١٤א J٢Eאאאא

אאאאא؟ אאא؟

אאאאאW )m10( )mm5( א ،

)m.1062.1( 8 א א ،)m109.5( 328 א ،א)A5.1(W،

١ JKאא ٢ JKאא ٣ JאאKאא ٤ JKא ٢ JKאאEF

אאאאW Fאאאאא١٢ J٢אא،E

)V22(K،

Page 74: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאא

א

K )R( 3K

א

אא

אאא

אאא

)R( 4،

א א

73

J٢Eא

אא

א א

F١٢J

אאאא

א)mm2(K

א

א

א

אאאא

א א

א

)m1(،

W ،

KEF

אא

١ J٢ J٣ J

א

Page 75: الفيزياء التخصصية 118 فيز

،( = 72

(2،

(2 ،(4 ،

(110 V،

אא

אV)

K A)

(1.29

2 )

4 A)

א V)

א

Unit T

٢KE

٢E

א

אאא

9 V)

א א

؟10)

(20 A)؟

אTowExer

F١٦J

F١J؟

א א

(2K (1K

א(1.41 V،

א

א

00 V)

(120 V،א)

74

אrcises &

א

١٦ J٢،Eאא

(2 (

Kאא 2.4 )

12 )

אV)

א א א

V)

Problem

א

Fאא

2.4 )

(r = 0.6

אאא

א

א א

א

אא

א

ms

אא

אא(12 )

אא)

אאא

אאא

؟ אא אא אא א

א

٢אא

٢

אW

١ Jא٢ Jא٣ Jא٤ Jא

٢ אאא

٢א א

٢

אא

١ J٢

٢ J٢

٣ J٢

٤ J٢

٢ J٢

Page 76: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

75

٦ J٢،אא،אא)102( 8،אאא

)s/m101( 5אא،(J)K ٧ J٢ א (1.2 mm)א ،

)A104.2( 8،W ١ Jאא(J)K ٢ JאאKאאא

٨ J٢אאאא،א)cm70.8( 3)s/km470(K

١ Jאא(J)Kא ٢ Jאא אאא

Kא א א א ، א אא)m1037.6( 6K

٩ J٢،א(26 cm2)אK (10 km) א א א א

resistivity(3 10-7 .m)K ١٠ J٢ ،א (0.2 mm)،

(4 m)،resistance(22 m)אאKKאא

١١ J٢ (6 )אא،Kאא

K؟אא ١٢ J٢ אא(9 V)(7 W)،

(4 h)K؟אאאאאK ١٣ J٢ א(3 A)אאא

אאא(100 W)Kאאא

Page 77: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

76

א Optional Problems

١ J٢אא(20 )

אא(20 °C)א،(28 )א אא،، א אא

)m.1069.1( 8 אא ،)C20( )K103.4( 13 Kאא

٢ J٢ alpha particles אא (q = 2e)،א(20 MeV)א،(0.22 A)K

١ J א א ، אאא(3 s)؟

٢ J(20 cm)K ٣ J א א א

אא)MeV20(K WJ106.1eV1 19K

٣ J٢ אא(1.2 V) (33 m)(0.1 cm)W،

١ JKאאאאא ٢ JKאאאא ٣ JKאאאא ٤ JKאאאאאאא

אאאאW)m.1069.1( 8 K

Page 78: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

77

אאאאאאאא

Page 79: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

78

Wאא

אאאאאאאאא ،Kאאאא

א،EFאאאא،אאאאאאאא

Kא Wאאא

١ Jאא،אאא א א א א א

K ٢ J א א א

K ٣ Jא א א

K

٤ J Jאא א F א

،א א א KE

٥ JאאאKאא،א

٦ JאאKאא،

Page 80: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

79

אא אא

Magnetic Field ١ J٣ אIntroductionW

אא אא)B(א

،אאא،אא،אאא

אpermanent magnet؟ אאאאאאאאאא

א א א ،א אא א אelectromagnetאאאאאא

אKאאאאאאאאאאאWאא

EF moving charge BEF moving charge

W،אאאא

FE B

charge moving FEcharge moving

אאHans Chrictian Orested،١٨٢٠א א

Kאאאאא، א،אאאא

٢ J٣ אאThe Magnetic Field (B) ConceptW א א א א א )E(

(q)אאאא)q( o،

אא)F(א)F(

Wאא

Page 81: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

80

EqF

(3-1) אא)B(

אאא،Kא

א א א א א ،אאא،א Kאא

Kאאאאא א א

אא)B(אאא אאא،)B(

(q) ،)v(

א ،)F( B

א א א אאאא(q)W،

BvqFB

(3-2)

אא)F( B

אאcross product،)B(

)v(،FqE ،א ، ،א א

א؟(3-2)א ١ Jאא)F( B

אאאא)v(אא)B(

אאא،אאאאא)B(

Fא،١ J٣،، א אאא ،E)F( B

א،Wא

א א F١EF א א א ١ J٣ אא ،E ، ، א אא א )v(

،אאאא)B(

אא،)F( B

אF א ، א א ،א א ١ J٣ א ،E

F א،א١א J٣א،E ،א א א אא

K

F١Eאא،אאאאאאאאאא

Page 82: الفيزياء التخصصية 118 فيز

א

(3-3)

(3-4)

KE،

א

אא

א ،

FvEK F١ J٣

(K

(SI)W

א

אא

K

W

(q)

א

EK

(v)(B)

FEKE

אא

F

BF

א p،

א

deflec

א،א

E،، (v)

F

(-q)אF

א א (3-3)

BF

81

parallel o

אcting forc

(K

אא

F١ J٣(q)

אא

אא

)B(

א

or antipa

אce

( = 90)

F( B

א

א

FE،א

א

B

א

אarallel

W F

אא

אא)

)

F( B

J

J J

א

א

א

٣EsinBqvFB

()א

qvF maxB

אאא)B

tא،

אא

٢ J

F١Jn

٣ J

vB

٤ J٥ J

tesla

Page 83: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

82

EאאF

qv

FB B

m.A

N1T1

)meter)(ondsec/Coulomb(

Newton1

)ondsec/meter)(Coulomb(

NewtonT1tesla1

W

ondsec

CoulombAmpere

אאאאאאא א EFא א ،א

אKאאא אאא Gauss،

אאאאGauss meterK 1 T = 104 gauss

אאא(SI)אאKFאאא،١ J٣KE

אאאאאא،אאאאא

Kאאא

108 Tאא at the surface of a neutron star (calculated)

1.5 Tא an electromagnet

10-2 Tא near a small bar magnet

10-4 Tאא at the surface of the earth

10-10 Tאאא in intersteller space

10-14 Tא smallest value in amagnetically shielded room

F١א J٣אאאאE

Page 84: الفيزياء التخصصية 118 فيز

،א(

،א

אא

)MeV3.5(

W

א

(א،

אא

،

אK

אא

3.5(

K

mT2.1B(

א א

WFB = q

א

،

)eV10

vm2

1

6

2p

83

)T

m( p K

אqv B sin

،אא

א

2

1067.1(

אא

،1067.1 27

F٢ J٣Eא

2

v)kg0 227

א

א٢ J٣ ،E

א)kg7

SW )F( B

א

א

א

١ J٣ F א٢

אא

Solution

אא

W

אא

א

א

Page 85: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

84

N101.6

)90)(sinT102.1)(s/m102.3)(C106.1(F

s/m102.3v

)kg1067.1(

)eV/J106.1)(103.5)(2(v

15

3719B

7

27

1962

١ J٢ J٣ אאMagnetic Field LinesW א،אא

F א א ،٣א J٣ א ،Eאאאא(N) north ploeאא(S)

south poleK אאאWאאא

١ Jאאאאאא)B(K

٢ J א א א א א אאא،אאא،א

אאא،אא،אאא()אא،)B(

K ٣ JKאאאאא ٤ Jאא،אאאאאא

אאאאא،אאאאאKאאא،

Page 86: الفيزياء التخصصية 118 فيز

א

(I)،(،

K

אא

، (N

،

א א(B)

א

אN)

The MW

א

Kאא

אא

(S)

Wagnetic F

א

85

אאאאא

Force O

אא

א

F٣ J٣E

On A Cur

٣،אE(A)،

אא

אא

א

אrrent-car

א

F٤J

אא

F٤ Jא٣E

א

٣ אאrrying W

א א ٣KE

א(L)،

א

אא

٣ J٣Wire

אF٤J

א

Page 87: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

86

Fא٢ J٣אאE)F( B

א(q))v(

אא،(3-3)Wא، BvqFB

Wאאאאא

)LA(enq אא(A)(L)،(LA)،

אא(n)،(e)،אאא،Wאאא

sinB)LA(enFB (3-5) אא( v = L / t ))t/ALneI( אא،(3-5)

W sinILBFB

Wאא

BLIFB

EאאאF (3-3)

אא،אאאאאא،אא)L(

Kאאא ، א א א א

א(3-3)אאא، ،אא אאאא

אאא)F( BWאא BLIddFB

)Fd( B

)Ld( א א א)F( B

אאK)L(

K ٢ J٣

(0.5 m) א (12 A)א א(30)א،)T102( 2אא،

Kאאא

Page 88: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

87

אSolutionW

אאא(3-5)W sinILBFB

W

N06.0

30sin)T102)(m5.0)(A12(F

30

T102B

m5.0L

A12I

2B

2

٣ J٣ )B(

א،(28.0 A)אאאאK)B(

،א אא)F( Bא(mg)Fא،٥ J٣אאא،EF١E

א(43.3 g/m)K אSolutionW

Fא٥ J٣א،E(mg))F( Bא(3-3)W،

T106.1

)A28)(m1(

)s/m8.9)(kg106.46(

LI

mgB

LIBmgF

2

23

B

א א )kg106.46( 3א ،

אאאא،אאאאKאא

F١Eאא،אאאא(SI)( kg / m )K

Page 89: الفيزياء التخصصية 118 فيز

WE

אF٣ J

(p)א

אא

J

Biot-Sav

א

(dL)א

אאא

א

٣E

JBiot-Sa

Evart

،א،

א)

א(dB)

F٣J

Farart law

J

J٣E

אאאא

88

٥ J٣א،E

w, Magne

F אא

F٣J

K

etic Field

א

א

F٣ J٣E،

א

א

אd Du To

א א

אא(I)

א

א

٣אאo ACurrn

א אא

(r)

אא

٤ J٣Wnet

٣KE

Page 90: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

89

א(dB)אאאFdLEאאאא(p)Wאא،

dB 2r

1

dB I dB sin

dB dL ()אא(dL)אאאאFdLEא(p)W

dB 2r

sinIdL

W،אאא

20

r

sinIdL

4dB

F JE (3-7)

)( oאאpermeabiliy constantאא،W

A/m.T1026.1

A/m.T1046

7o

Fא٣ J٣אאאE(dB)،אאאאא )rdL( (r)אאא

א א (p) א א ،(3-7)Wאאא

3

0

r

rLd

4

IdB

(3-8)

אא(3-7)אא Jאא،،אא

K F ٤ J٣EExample

אאאא Jאאא،א(p)FrE

א(I)K Fאא٧ J٣KE

Page 91: الفيزياء التخصصية 118 فيز

א J

אK

(3-8)،

،א

אא

א

(p)،Wא

א

א

אא

J٣KE

- 0)

א )Bd(

،

א(،

F٧J

אא

Bd

א

4dB

rdL א

90

אא(r)

אא

א

WE

3o

r

rLId

4

א אא

20

r

sinIdL

4

sinrdLr

א،W

א

א

א

،א

F٤ J٣Er

א rLd(

אא

א

SW

،א

F٧ J٣אE

אאאא

)r(

)r

א

א

Solution

א،

א

(p)א

א אא

W

א

אא

א

(I)

אא

א

Page 92: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

91

0 2

0

r

dLsin

2dBB

Fא٧ J٣WE

R2

IB

R2

IB

RL

L

R2

I

dsRsL

R

2

IB

)RL(r

RL

R)(sin)(sin

o

o

o2

122

o

o2

322

o

2

122

22

אא،אא،،אאא ، א א ، ، Jא

א Jאאאא J،Wא Ids.B o

(3-9)

א א א ، אא א א (R)W،

R2

IB

IBR2

BR2dL.B

o

o

אאאאאאא JK אאאא( - 0)אא(0

- )אאאאא،(+, -)Wאא

Page 93: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

92

R2

IB

cos4

Idsin

4

I

Rsin

dsinR

4

I

sin

R

sin

sin

dR

4

IB

sin

Rr,

r

Rsin

tanRL,L

Rtan

r

sindL

4

IdBB

o

0oo 2o

22

3o

2

22o

2o

W(dL)(- -)אא(0 - )K אא(3-9)אאא،،

א،،אאאאאאאK

F ٥ J٣E

Example

אא א א(I)א(r)K אSolutionW

Wאא

ILd.B o

א،אאא،אFrEW،

I)r2(B

r2dL

o

r2

IB o

Eא BאF (3-10)

Page 94: الفيزياء التخصصية 118 فيز

TW

א

(90)

B(

אWא

(3-11)

אא

The Mag

א(I)،

K

א K

אא

א)B

א

א

gnetic Fi

א

א

dL.B

אא

eld of So

א א

J٣E

،

b

a

c

b

dL.B

(d ، א

אא

b

a

dL.B

dL.B

nh(IIo

93

olenoid

א،א

F٨J)B(

،א

א אא

c

b

d

c

BdL.B

(bc)da)

א ،(ab(cd)

d

0

BdL.B

(aFcdE،אא

IhB

)h

o

א א

אא

)I( o

אא

a

d

.BdL.B

)

א b)

hB

אab)

hn

א

F٨ J٣E

א

א

(aא א

dL.

(cos

(B א،W

א،

א

٣אאא

(n)א

abcd)

א

)B( 90)

= 0)

א،

(h)FnE،

B o

אא

٥ J٣

א

אא

אא

א

nI

Page 95: الفيزياء التخصصية 118 فيز

idial

(I)

(r)،

Interact

א

א

)B( a ،

(3-13)

אא

אא

E (3-12)

،

ting forc

א

א

א

tor

א

ce-two p

א א FdE ،

א

א א (W

א א roid

Wא2(B

א B

א

parallel

א א

J٣E

אK

(b)א(b)

94

א

NI)r o

F

א

א

F٩ J٣KE

F٩J

א

א

(3-11)אאN

(

א ،א

א

אא

א

א

א אK

(Nא

3-12)

K

אא ،אא

א،

א )B( aא

א

א solen

אN)

2B o

א

٣א אcurreW

א

(Ib)،

א

א

2B 0

a

אא

noid

r2

NIo

א

٦ J٣

ents

(Ia)

א

א

d

I a0

Page 96: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

95

F א א ،א א א א ٩ J٣א ،E א א )F( ba א א(b)א א ،

א(3-5)W، abba B L I F (3-14)

F א ٩ J٣ E(L))B( aא א ،אא

(3-13)(3-14)W

d2

IIL90sinBLIF ba0

abba

d2

LIIF bao

ba

EאאF (3-15)

א א )F( ba א א )BL( aאאא،)F( baא(a)K

א א א (a) ، א אא(b)א،אאאא،א،

،אאאאאאW

F אא אאאא אא ،א E אKאEF

F ٣ J٣EExample

Fא١٠ J٣ E א(d)אא)I,I( ba،W

A15I,A32I,cm3.5d ab

אא،א،אאאא(40 m)K

אSolutionW

Page 97: الفيزياء التخصصية 118 فيز

K

אא

א

א

F

d

I

a

o

a

،

١٠ J٣KE

1024.7

2

104(

d2

II

104

cm3.5

,A15

Baob

o

אא

96

אFא

W

N0

103.5(

3)(15)(0

d

L

m.T

L,

I,

2

7

B

7

b

،

١ J٣E

(3-15)،

)

)40)(32

m40

A32

2

אא

א

F١٠

א

א

א

אא

אא

א

Page 98: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

97

א Summary

אאmagnetic field،אאאאאאאאאאאאא ،א א א ، א

אאא(SI)،אאאאאאא(90)Wא

m1.A1

N1

s1

m1C1

N1T1

qv

FB B

א א א)L( )I(א)B(W

BLIFB

JBiot’s-Savart lawW

3o

r

rLd

4

IdB

אאאא אאאא،،)I(

Kאאאא

Amper’s lawW

ILd.B o

،א א א אAmperian Loopאאא،Wא

١ Jאאאא)r(W

r2

IB o

٢ JWאא nIB o

Page 99: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

98

)n(Kאא

٣ JWאא

r2

NIB o

)N(،אא)r(Kאאא

Wאאאא

d2

LIIF bao

ba

)L( ،א )I( a ،א א א א)I( b א א،אא)d(Kאאא

Page 100: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

99

אאאא

Self Test Exam א א א א א ،א א

،אאKאאא

אאאW א א א א ،א )m103.5( 11 )3.1v10s/m( 6 א K

Kא،אאא א)kg1011.9m( 31

e،)c106.1q( 19K

Wאאא،אאKEFאאאאאאאא

Page 101: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

100

אא Unit ThreeExercises & Problems

١ J٣א(23°))mT6.2(

)N105.6( 17K ١ JKא ٢ Jאאא)eV(K

٢ J٣ )A4.4( ، א ، )T5.1(א ،

Kאאא ٣ J٣solenoid)cm95()cm2(،(1200)

אF٣}٣AEKאאאאאK ٤ J٣(200) ،)cm25( )cm10(א،

)A3.0(KאאאK ٥ J٣)cm13()cm6.2( א)A18(אא K

אא)mT23(KאאאK ٣ J٣ א toriod )cm5(،

אא)cm5.1(،(500)א)A8.0(K

١ JKאאאאאאא ٢ JאאאKאאא

٧ J٣א، )m1012( 2 א ،)A40(،

Kא،אאא

Page 102: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

101

א Optional Problems

١ J٣Wאא j)s/m103(i)s/m102(v 66

א

j)T15.0(i)T03.0(B

١ JKאאאאאא ٢ JFא١EKא ٢ J٣Wא j)s/km35(i)s/km40(v

j)N108.4(i)N102.4(F 1515

Page 103: الفيزياء التخصصية 118 فيز

אא

אאאא

102

אא

אא א

אא Jא 978-603-503-187-7

אאא א١٤٣٣א

"Fundamentals of physics"

Halliday. Resniek. Walker. Ninth Edition K John Willey & sons.2001.

אאאאא

9960-659-39-9 رمك

EFא

אא 9960-37-260-x

א

אא Jא

אאאאא א

א אאא אאK

אא ١،٢

Kא J אאאK

Practical physics(SI) E.Armitage

Physics Laboratory ExperimentsPhilip Dilavore