|
所在平台: Udemy |
课程主页: https://www.udemy.com/course/electrostatic-static-electricity/
课程评论：没有评论
Coursera 课程《静电学及其应用》（Electrostatic Static Electricity）是一个深入探讨静电学基本原理及其在各种应用中的课程。 **核心内容概述：** 本课程旨在为学生打下扎实的电学基础，重点研究静电学领域，包括： * **电荷与物质：** 学习电荷的概念、电荷间的相互作用、检验电荷、以及区分导体、绝缘体、半导体和超导体。课程将教授库仑定律，并应用其计算电荷间的相互作用力，解决一维和二维问题。 * **电场：** 理解电场的概念，利用库仑定律计算点电荷产生的电场，并学习如何计算由多个电荷（包括电偶极子）产生的电场。此外，还将研究电荷在外部电场中的行为，以及电偶极子在均匀电场中的受力和力矩。 * **电通量与高斯定律：** 学习向量面积元素、向量场的通量、开放曲面和闭合曲面等新概念。课程将阐述高斯定律及其应用，并利用高斯定律计算由无限长带电导线、带电表面或带电球体等不同电荷分布产生的电场。还将探讨高斯定律在带电导体和绝缘体上的应用。 * **电势：** 通过电功和电势能的概念发展电势的概念，理解等势面及其与电场线的关系。课程将推导电场与电势之间的关系，以便根据电场计算电势，并应用此关系计算点电荷以及不同电荷分布产生的电势。还将学习如何利用电势信息计算电场，以及计算电荷系统相关的势能。 * **电容器与电容：** 学习电容器的电容定义，并能推导出平行板电容器、圆柱形电容器和球形电容器等不同结构电容器的电容公式。学生将能识别电容器串联和并联的公式，并将其应用于计算由多个电容器组成的网络的等效电容。此外，课程还将讲解电能在电容器中的储存，计算能量的公式，以及介电质插入电容器两极板间对电容和电场的影响。 * **电流与电阻：** 定义电流，并从电子流动角度理解电流。学习电阻的定义和欧姆定律，以及影响电阻的物理因素和电阻率概念。课程还将介绍电能，计算电阻消耗能量的方法，并阐述电流密度 (J)、导体内的电场 (E)、电阻及导体中电子漂移速度之间的关系。 * **电场力与直流电路：** 理解电动势 (emf) 的概念，了解如何考虑 emf 源的内阻。阐述基尔霍夫电压和电流定律，并应用于电路分析。学生将能找到串联和并联电阻网络的等效电阻，并能有效求解含有电阻网络的复杂多回路电路中的电压和电流。 **课程目标：** 完成本课程后，学生应能够： 1. 识别并应用库仑定律计算静电作用力、电场、电势和静电势能。 2. 推导并应用高斯定律计算对称电荷分布产生的电场强度。 3. 基于电势计算电场强度。 4. 识别电偶极子，计算其产生的电势和电场，并解释其在外部电场中的行为。 5. 构建和分析电阻和电容器电路，运用基尔霍夫定律分析单回路和多回路电路的电压和电流。 6. 解释电荷在均匀电场中的行为。 7. 解释基于电学效应的某些设备的工作原理。 8. 计算储存在电场中的能量。 **参考书籍：** 课程的讲解参考了以下三本经典物理学教材： 1. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics by R. Serway. 2. Physics for Scientist and Engineering a Strategic Approach by Randall Knight. 3. FUNDAMENTALS OF PHYSICS by Halliday & Resnick.
ندرس في هذا الكورس موضوع الكهرباء الساكنة وهو من المواضيع الهامة لفهم اساسيات الكهرباء. يتضمن دراسة الشحنة الكهربائية، والقوة الكهربائية المتبادلة بين الشحنات، والمجال الكهربائي، والتدفق الكهربائي، وفرق الجهد الكهربائي، والمكثفات والسعة، والتيار والمقاوم، ودوائر التيار المستمر.مخرجات الكورسفي نهاية الكورس يتوقع من الطالب أن يكون قادرا على:(1) التعرف على قانون كولوم ويستخدمه في حساب القوة والمجال والجهد وطاقة الجهد الكهروستاتيكي.(2) اشتقاق قانون جاوس واستخدامه في حساب شدة المجال الكهربائي للتوزيع المستمر المتماثل للشحنة.(3) حساب شدة المجال الكهربائي من الجهد الكهربائي.(4) التعرف على ثنائي القطب الكهربائي، وحساب الجهد والمجال الكهربائي الناتجين عنه، وتفسير سلوكه عند وضعه في مجال كهربائي.(5) بناء وتحليل دوائر التوصيل للمقاومات والمكثف، وتطبيق قواعد كيرشوف في حساب الجهد والتيار للدوائر المفردة والمتعددة.(6) تفسير سلوك الشحنة الكهربائية في المجال الكهربائي المنتظم.(7) تفسير عمل بعض الأجهزة المعتمدة على التأثيرات الكهربائية.(8) حساب الطاقة المختزنة في المجال الكهربي.محتوى الكورس (المحاور والمفاهيم والمهارات)الوحدة الأولى: الشحنة والمادة1. لمعرفة مفاهيم الشحن وكيف تتفاعل الشحنات مع بعضها البعض.2. القدرة على التمييز بين الموصلات والعوازل وأشباه الموصلات والموصلات الفائقة.3. استخدام قانون كولوم لإيجاد القوى المتبادلة بين الشحنات وتطبيقه على مسائل ذات البعد الواحد أو البعدين.الوحدة الثانية: المجال الكهربائي1. التعرف على مفهوم الكهربائي.2. إيجاد المجال الكهربائي لشحنة نقطية باستخدام قانون كولوم.3. تعلم كيفية حساب المجال الكهربائي الناتج عن مجموعة من الشحنات، بما في ذلك ثنائي القطب الكهربائي.4. فهم كيف ستتصرف شحنة نقطية موضوعة في مجال كهربائي خارجي.5. فهم سلوك ثنائية القطب الكهربائي الموضوع في مجال كهربائي منتظم، وإيجاد القوة المؤثرة عليه وعزم الدوران.الوحدة الثالثة: التدفق الكهربائي وقانون جاوس1. فهم المصطلحات الجديدة مثل: (أ) عنصر مساحة السطح المتجه ؛ (ب) تدفق مجال متجه؛ (ج) الأسطح المفتوحة والمغلقة.2. شرح قانون جاوس وفهم كيفية تطبيقه بوضوح.3. استخدم قانون جاوس لحساب المجال الكهربائي الناتج عن توزيعات مختلفة من الشحنة مثل سلك لانهائي مشحون او سطح مشحون او كرة مشحونة.4. تطبيق قانون جاوس على الاجسام المشحونة بنوعيها الموصلة والعازلة.الوحدة الرابعة: الجهد الكهربائي1. تطوير مفهوم الجهد الكهربائي من خلال الشغل الكهربي وطاقة الوضع الكهربائي.2. فهم الأسطح متساوية الجهد وكيفية ارتباطها بخطوط المجال الكهربائي.3. اشتقاق علاقة بين الجهد الكهربائي والمجال الكهربائي بحيث يمكننا استخدام معرفتنا بالمجال الكهربائي لحساب الجهد الكهربائي.4. استخدام العلاقة أعلاه لحساب الجهد الكهربي حول شحنة نقطية.5. معرفة كيفية تطبيق المعادلة أعلاه لحساب الجهد الكهربائي بسبب توزيعات الشحنات المختلفة.6. فهم كيفية إيجاد المجال الكهربائي باستخدام معلومات الجهد الكهربي. 7. فهم كيفية حساب الطاقة الكامنة المرتبطة بنظام من الشحنات.الوحدة الخامسة: المكثف الكهربائي والسعة الكهربائية1. لمعرفة وفهم تعريف السعة الكهربائية للمكثف.2. أن تكون قادرًا على اشتقاق صيغة السعة لمختلف تكوينات المكثف بما في ذلك مكثف ذو لوحة متوازية ومكثف أسطواني ومكثف كروي.3. التعرف على الصيغ الخاصة بحالة عدة مكثفات متصلة على التوالي ولحالة عدة مكثفات متصلة على التوازي. يجب أن يكون الطالب قادرًا على تطبيق هذه الصيغ للعثور على السعة المكافئة لشبكة من المكثفات المتعددة المتصلة على التوالي والتوازي.4. فهم كيفية تخزين الطاقة الكهربائية في المكثفات ومعرفة صيغة حساب هذه الطاقة.5. فهم تأثير إدخال مادة عازلة بين ألواح المكثف على السعة والمجال الكهربائي داخل المكثف.الوحدة السادسة: التيار والمقاومة1. تعريف التيار وفهم التيار من حيث تدفق الإلكتروني.2. تعريف المقاومة وقانون أوم.3. فهم العوامل الفيزيائية التي تؤثر على المقاومة وإدخال مفهوم المقاومة النوعية.4. التعرف على الطاقة الكهربائية وكيفية حساب الطاقة المشتتة بواسطة المقاومة.5. معرفة العلاقات بين الكميات التالية: كثافة التيار J ، المجال الكهربائي ، E ، داخل الموصل ، المقاومة ، وسرعة الانجراف للإلكترونات في الموصل.الوحدة السابعة: القوة الكهربائية ودوائر التيار المستمر1. فهم المقصود بالقوة الدافعة الكهربائية (emf) ومعرفة كيفية تضمين تأثير المقاومة الداخلية لمصدر emf.2. شرح قواعد كيرشوف لحساب الجهد والتيار في الدوائر.3. معرفة كيفية العثور على المقاومة الفعالة لمقاومات متعددة مضافة في كل من التوصيل على التوالي والتوازي.4. معرفة كيفية حل الفولتية والتيارات بشكل فعال في دوائر متعددة الحلقات تحتوي على شبكة من المقاومات.الكتب والمراجع المستخدمة في شرح كورس الكهربية الساكنة1. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics by R. Serway.2. Physics for Scientist and Engineering a Strategic Approach by Randall Knight.3. FUNDAMENTALS OF PHYSICS by Halliday & Resnick.
