אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

א. התלמידים מתקשים בהבנתו וישומו של המעבר מכוח משמר ואנרגיה פוטנציאלית לשדה משמר ופוטנציאל.

ב. חייבים להדגיש שכשם שאין משמעות לאנרגיה פוטנציאלית בנקודה בשדה האלקטרוסטטי ללא הגדרת רמת ייחוס, גם אין משמעות לפוטנציאל חשמלי בנקודה בשדה האלקטרוסטטי ללא רמת ייחוס. בדרך כלל נוח ומקובל לקבוע את ה"אינסוף" כרמת הייחוס שבה הפוטנציאל החשמלי מתאפס. חשוב ביותר שתלמידים יבינו כי שינוי במקומה של רמת הייחוס, משנה את ערכו של הפוטנציאל החשמלי בכל נקודה בשדה אלקטרוסטטי, אך לא את ערכו של הפרש הפוטנציאלים בין כל שתי נקודות בשדה.

ג. הפרש הפוטנציאלים בין שתי נקודות A ו- B בשדה אלקטרוסטטי מוגדר כמינוס העבודה ליחידת מטען שעובד השדה האלקטרוסטטי בהעבירו מטען חיובי מהנקודה A לנקודה B. בכתיב מתמטי: .

מקובל להשתמש גם בהגדרה האקוויוולנטית: הפרש הפוטנציאלים VB- VA בין שתי נקודות A ו- B בשדה אלקטרוסטטי הוא העבודה ליחידת מטען שכוח חיצוני עובד נגד השדה, כאשר הוא מעביר מטען חיובי מנקודה A לנקודה B ללא שינוי בגודל המהירות.

ד. חשוב לציין שהמטען המועבר מ-A ל-B צריך להיות קטן עד כדי כך שלא ישנה את השדה האלקטרוסטטי שבו הוא נע.

ה. כדאי להדגיש שהפוטנציאל החשמלי הוא גודל סקלרי, בניגוד לשדה החשמלי שהוא גודל וקטורי. הפוטנציאל בנקודה Aהנמצאת במרחקים rn ,.. , r2 , r1 מ-n מטענים נקודתיים qn ,...,q2 ,q1, הוא הסכום האלגברי של הפוטנציאלים הנוצרים על ידי כל מטען בנפרד: .

ו. מומלץ לתרגל עם התלמידים מצבים בהם יש לחשב גם פוטנציאל וגם שדה באותה נקודה. למשל: חישוב השדה והפוטנציאל במרכז ריבוע שבקדקודיו מטענים זהים. כדאי להביא דוגמאות למצבים בהן השדה מתאפס והפוטנציאל לא מתאפס ולהפך.

ז. במסגרת הפוטנציאל של מוליך טעון אין צורך לדון ביותר מאשר במקרה של כדור מוליך או של קליפה כדורית.

ח. דיון במעבר מטען חשמלי בין שני גופים מוליכים בעלי קיבול שונה, יסייע לתלמידים להבנת הקשר שבין הפרשי פוטנציאלים והזרם החשמלי.

ט. המסרים המרכזיים בנושא משטחים שווי-פוטנציאל ובנושא הקשר שבין הפרש הפוטנציאלים והשדה החשמלי הם:

1. משטחים שווי-פוטנציאל הם משטחים שבהם הפוטנציאל שווה בכל הנקודות:.V=Const בהקשר למשטחים שווי-פוטנציאל, כדאי להזכיר קווי גובה במפה טופוגרפית.
2. בהעברת מטען על פני משטח שווה פוטנציאל מנקודה אחת לשנייה, לא נעשית עבודה.
3. מוליך טעון בשיווי משקל אלקטרוסטטי הוא גוף שווה-פוטנציאל.
4. קווי השדה מאונכים למשטחים שווי-הפוטנציאל.
5. חשוב מאוד לדון בקשר שבין הפרש הפוטנציאל ושדה חשמלי. כדאי להצביע על כך שבשדה חשמלי אחיד מתקיים: .

י. כשדנים בהאצת חלקיקים טעונים בשדות חשמליים, יש להזכיר את המאיץ האלקטרוסטטי "ואן דה גראף".

יא. האוסילוסקופ הוא אחד היישומים החשובים ביותר של האצת אלקטרונים על ידי "תותח אלקטרונים" והטייתם על ידי שדות חשמליים אחידים בין לוחות קבל. פרט לכך שהאוסילוסקופ משמש מכשיר הדגמה מעולה בידי המורה, רצוי שמכשיר זה יופעל גם על ידי התלמידים, שייווכחו לדעת שזהו מד-מתח רגיש ורב-שימושי.

יב. כבר בשלב זה של הלימוד, רצוי להצביע על מרכזיותה של יחידת האנרגיה אלקטרון-וולט בפיזיקה אטומית וגרעינית. חשוב שתלמידים ידעו שאנרגיות הקשר של אלקטרונים לאטומים הם בסדר גודל של כמה אלקטרון-וולט. כדאי לציין שאנרגיות הקשר של החלקיקים בגרעיני האטומים (פרוטונים וניוטרונים) הם בסדר גודל של MeV.