چهارشنبه, ۲۶ اردیبهشت, ۱۴۰۳ / 15 May, 2024
مجله ویستا
میدان الکتریکی
برای تعریف میدان الکتریکی در یک نقطه معین از فضا ، یک بار الکتریکی مثبت به اندازه واحد در آن نقطه قرار داده ، سپس مقدار نیروی الکتریکی وارد بر این واحد بار را به عنوان شدت میدان الکتریکی تعریف میکنند. بار مثبت را نیز به عنوان بار آزمون تعریف میکنند. به بیان دقیقتر میتوان میدان الکتریکی را به صورت حد نسبت نیروی الکتریکی وارد بر یک بار آزمون بر اندازه بار آزمون ، زمانی که مقدار بار آزمون به سمت صفر میل میکند، تعریف کرد.
از قانون کولن میدانیم که دو بار الکتریکی بر یکدیگر نیرو وارد میکنند. این نیرو را میتوان با استفاده از مفهوم جدیدی به نام میدان الکتریکی توضیح داد، یعنی واسطهای که بارهای الکتریکی بواسطه آن بر یکدیگر نیرو وارد میکنند. به بیان دیگر هر بار الکتریکی در فضای اطراف خود یک میدان الکتریکی ایجاد میکند که هرگاه بار الکتریکی دیگری در محدوده این میدان قرار گیرد، بر آن نیروی وارد میشود.
معمولا خطوط میدان الکتریکی در اطراف هر بار الکتریکی با استفاده از مفهوم خطوط نیرو نشان داده میشود. به عنوان مثال اگر یک بار الکتریکی نقطهای مثبت را در نقطهای از فضا در نظر بگیریم، در این صورت خطوطی از این نقطه به طرف خارج رسم میشوند. این خطوط بیانگر جهت میدان الکتریکی هستند. همچنین با استفاده از چگالی خطوط میدان الکتریکی میتوان به شدت میدان الکتریکی نیز پی برد.
● علت بسیار کوچک بودن بار آزمون
فرض کنید یک توزیع بار با چگالی حجمی یا سطحی معین در یک نقطه از فضا قرار دارد و ما میخواهیم میدان الکتریکی حاصل از این توزیع بار را در یک نقطه معین پیدا کنیم. اگر چنانچه مقدار بار آزمون خیلی کوچک نباشد، به محض قرار دادن بار آزمون در نزدیکی توزیع بار ، توزیع بار حالت اولیه خود را از دست داده و تحت تاثیر بار مثبت آزمون قرار میگیرد. لذا فرض بسیار کوچک بودن بار آزمون بدین خاطر است که بتوانیم از اثرات بار آزمون بر توزیع بار صرفنظر کنیم. البته با تعریف میدان بصورت حد نیرو بر بار زمانی که بار به صفر میل میکند، این اشکال رفع میشود.
● مشخصات میدان الکتریکی
میدان الکتریکی کمیتی برداری است، یعنی در میدان الکتریکی علاوه بر مقدار دارای جهت نیز میباشد. برداری بودن این کمیت را میتوان از تعریف آن نیز فهمید. چون میدان الکتریکی را به صورت نسبت نیرو بر بار تعریف کردیم و نیز چون نیرو بردار است، لذا میدان الکتریکی نیز بردار خواهد بود. میدان الکتریکی در داخل یک جسم رسانا همواره برابر صفر است.
چون اگر درون جسم رسانا میدان الکتریکی وجود داشته باشد، در این صورت بر همه بارهای درون آن نیرو وارد میشود. این نیرو باعث به حرکت در آمدن بارهای آزاد میشود. حرکت بار را جریان میگویند. بنابراین در اثر ایجاد جریان در داخل جسم رسانا بارها به سطح آن منتقل میشوند، باز میدان درون آن صفر میشود. در بیشتر موارد میدان الکتریکی از نظر اندازه و جهت از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر میکند. اما اگر چنانچه اندازه جهت میدان در منطقهای ثابت باشد، در این صورت میدان الکتریکی را یکنواخت یا ثابت میگویند.
● میدان الکتریکی حاصل از یک بار نقطهای
فرض کنید که یک بار الکتریکی به اندزه q در نقطهای از فضا که با بردار مکان r مشخص میشود، قرار داشته باشد. حال میخواهیم میدان الکتریکی حاصل از این بار را در نقطه دیگری که با بردار مکان (r) مشخص میشود، تعیین کنیم. طبق تعریف یک بار نقطهای مثبت آزمون در این نقطه قرار میدهیم. فرض کنید که اندازه بار آزمون (q) باشد. در این صورت از طرف بار q بر این بار آزمون نیرویی وارد میشود که از قانون کولن بصورت زیر محاسبه میشود.
▪ F = ۱/۴۲.
محاسبه میشود. چون نیروی F یک کمیت برداری است، لذا علاوه بر اینکه مقدار آن از رابطه گفته شده حاصل میشود، دارای یک جهت نیز هست که جهت آن با رابطه|(r) نشان داده میشود. در واقع این کمیت یک بردار یکه است. حال اگر نیروی F را بر (q) تقسیم کنیم، کمیتی حاصل میشود که همان میدان الکتریکی است. یعنی اگر میدان الکتریکی را با E نشان دهیم، در این صورت میدان الکتریکی حاصل از بار نقطهای به فاصله ۰۳۹;r از مبدا از رابطه زیر محاسبه می شود.
▪ |F=۱/۴q(r-r)۳/|r-r.
● میدان الکتریکی حاصل از توزیعهای مختلف بار
اگر چنانچه بجای بار نقطهای یک توزیع بار به صورت حجمی یا سطحی وجود داشته باشد و یا اینکه چندین بار نقطهای وجود داشته باشد و بخواهیم میدان حاصل از اینها را محاسبه کنیم، برای این منظور در مورد چند بار نقطهای ، میدان حاصل از هر بار را تعیین نموده و همه را بصورت برداری جمع میکنیم. اما در مورد توزیع بارها باید از یک رابطه انتگرالی استفاده کنیم. بدیهی است که در مورد توزیع حجمی بار انتگرال حجمی بوده و در مورد توزیع سطحی بار ، انتگرال سطحی خواهد بود.
● محاسبه نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی
اگر بخواهیم مقدار نیروی الکتریکی را که از طرف یک توزیع بار بر بار دیگری که در یک نقطه معین قرار دارد محاسبه کنیم، کافی است که میدان الکتریکی حاصل از توزیع بار را در نقطه معین تعیین کرده ، مقدار نیروی وارده را از حاصلضرب میدان الکتریکی در اندازه باری که نیروی وارده بر آن را محاسبه میکنیم، مشخص کنیم.
منبع : شبکه اطلاع رسانی رشد
نمایندگی زیمنس ایران فروش PLC S71200/300/400/1500 | درایو …
دریافت خدمات پرستاری در منزل
پیچ و مهره پارس سهند
تعمیر جک پارکینگ
خرید بلیط هواپیما
مجلس شورای اسلامی ایران مجلس شورای نگهبان دولت احمد وحیدی دولت سیزدهم رئیس جمهور حسن روحانی رهبر انقلاب مجلس یازدهم حجاب
قوه قضاییه تهران هواشناسی قوه قضائیه شهرداری تهران قتل پلیس مشهد فضای مجازی بارش باران سیل سازمان هواشناسی
مالیات قیمت دلار قیمت خودرو خودرو بانک مرکزی قیمت طلا بازار خودرو دلار مسکن سایپا بورس یارانه
نمایشگاه کتاب کتاب تلویزیون فردوسی هالیوود شاهنامه نمایشگاه کتاب تهران سریال دفاع مقدس سینمای ایران مهران مدیری سینما
دانشگاه تهران شورای عالی انقلاب فرهنگی فضا تحقیقات و فناوری
اسرائیل فلسطین رژیم صهیونیستی غزه آمریکا جنگ غزه روسیه حماس چین نوار غزه ترکیه اوکراین
فوتبال استقلال پرسپولیس باشگاه استقلال رئال مادرید لیگ برتر لیگ برتر ایران فولاد خوزستان جواد نکونام مهدی طارمی فولاد لیگ برتر فوتبال ایران
هوش مصنوعی عیسی زارع پور گوگل ناسا تبلیغات تلفن همراه موبایل هواپیما دوربین ایرانسل
وزارت بهداشت چای سرطان قهوه زوال عقل کاهش وزن سرماخوردگی دیابت استرس ناباروری