سؤالين يحتاجوا تفسير

[hmr83]

مساء الخيرات
عندي سؤالين اذا ممكن تفسروهم ...................
1) لماذا تكون كثافة الشحنة على الاجزاء المدببة من الاسطح المعدنية اكبر منها على الاجزاء المستوية؟؟؟؟
2) ممكن تشرحولي كيفية عمل مانعة الصواعق؟؟؟

[المتفيزق]

نعم ...
لقد فكرت بداية في السؤال الأول ولم أجد جوابا شافيا ... ولكني فكرت البارحة في الجواب بطريقة ما وأتمته اليوم بعد رسالتك إلى بخصوص الجزء الثاني ... وهذا بيان بحل السؤالين معا...
بالنسبة لتراكم الشحنات على السطوح المدببة ...
يمكننا تمثيل الجسم الذي له نهاية مفلطحة ونهاية مدببة بطريقة جميلة ... سوف نعتبر أنه مكون من جسمين متلامسين :
الجسم الأول كرة ذات نصف قطر كبير وليكن R وهو يمثل الجزء العريض المفلطح...
الجسم الثاني : كرة صغيرة (نصف قطرها صغيرr ) وهي تمثل الجزء المدبب ...
وبالتالي عندما تتلامس الكرتان فإنه ومن قوانين الكهرباء يمكن اثبات أن الشحنات تتوزع بنسبة أنصاف الأقطار...وذلك لأن الجهد يتساوي عند جميع نقاط الموصل فيكون :
V1=V2
ومنها : kQ/R = kq/r والتي تعطي : Q/q = R/r
وإذا كانت الشحنة الكلية الأصلية على الجسم هي Qo فإنه يصبح لدينا :
Q=Qo.R/(R+r) أي الشحنة الكلية على مجموع نصفي القطرين × نصف القطر الأكبر...
q =Qo.r/(R+r) أقصد الشحنة الكلية على مجموع نصفي القطرين × نصف القطر الأصغر...
والآن ما هي كثافة الشحنة السطحية على كل جزء؟
كثافة الشحنة السطحية على الجزء المفلطح = الشحنة ÷ مساحة هذا السطح (أي : Q/4pi.R2 )
كثافة الشحنة على الجزء المدبب = q/4pi.r2
عوض عن قيمة الشحنة ثم اعقد مقارنة بين الكثافتين تجد أن :
كثافة الشحنة على السطح المدبب ÷ كثافة الشحنة على السطح المفلطح = R/r
أي أن كثافة الشحنة تنناسب عكسيا مع نصف القطر وبالتالي فإن السطح المدبب كثافة الشحنة عليه أكبر من السطح المفلطح ...


بالنسبة لمانعة الصواعق الامر بسيط جدا...
مانعة الصواعق عمود طويل رأسه مدبب ومعزول عن سقف المنزل فيما يربط به موصل غليظ إلى الأرض...
كونه طويلا يعني أنه يكون في الطبقات العالية ولذلك تصل إليه الصاعقة قبل المنزل...
كون رأسه مدببا معناه أن الشحنات تتراكم عليه ...
كونه موصلا بسلك موصل غليظ ... معناه أنه عندما يقصف الرعد ويظهر البرق وتقع إحدى الصواعق من نتاج تفريغ كهربي فإن الكهرباء تللك تصل أول ما تصل إلى الشاخص الطويل الخاص بالمانعة وبالتالي يتحرك التيار فيها حتى يصل إلى السلك ومنه إلى الأرض ...
طبعا لو اعتبرنا أن المانعة غير موجودة فإن ذلك يعني أن الصاعقة ستصل إلى البيت وتحرقه !!! ولذلك فإن وجودها هام جدا بإذن الله ...
والحمد لله رب العالمين...