دانلود مقاله میدان الکتریسیته

word قابل ویرایش
51 صفحه
6700 تومان

تئوری الکترونی اتم
اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است

تولید الکتریسته بروش مالش
اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند
اجسام رسانا و نارسانا
بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود

پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا
اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد
چگالی سطحی

مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند
مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد
میدان الکتریکی

قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند

شدت میدان الکتریکی
شدت میدان الکتریکی در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه
شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای
بار نقطه ای q
در نقاطی به فاصله r
تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه
در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است
خطوط میدان
خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد
میدان حاصل از چند بار نقطه ای
میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه

شدت میدان در یک جسم هادی باردار
در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد

میدان الکتریکی یکنواخت
میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v
فاصله بین آنهاd
اختلاف پتانسیل
اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است
پتانسیل صفر
در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود
تعریف پتانسیل یک جسم بار دار
پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه
انتقال بار از زمینq

انرژی لازمw
اختلاف پتانسلv
پتانسیل مثبت ومنفی
با وصل نقطه بارداری به زمین بار مثبت از نقطه به زمین منتقل شود پتانسیل آن مثبت است و اگر از زمین به جسم منتقل شود پتانسیل آن منفی است بعبارت دیگر اگر برای انتقال واحد بار مثبت از زمین به جسمی کار مثبت انجام شود(انرژی بدهیم)پتانسیل آن جسم مثبت است و اگر کار منفی انجام شود (انرژی بگیریم) پتانسیل جسم منفی است
تغییرات انرژی پتانسیل
اگر در یک میدان پتانسیل تغییری در جهت خواسته میدان انجام شود انرژی توسط میدان آزرد می شود یعنی انرژی داخلی آن کاهش می یابد ولی اگر در خلاف جهت خواسته میدان تغییری صورت گیرد انرژی داخلی آن افزایش می یابد
پتانسیل نقاط اطراف بار نقطه ای
بر حسب تعریف، پتانسیل نقاط واقع در بی نهایت دور از بار نقطه ای را صفر فرض می کنیم و پتانسیل هر نقطه از فرمول زیر بدست می آید
توجه :پتانسیل بر خلا ف شدت میدان الکتری

کی کمیتی اسکالر و دارای مقدار مثبت، منفی و یا صفر است
پتانسیل یک جسم هادی باردار
در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی یک جسم هادی باردار پتانسیل یکسان است
R شعاع کره بار دار

و در نقاط خارج کره باردار پتانسیل از رابطه زیر به دست میآید

پتانسیل یک جسم هادی باردار
در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی یک جسم هادی باردار پتانسیل یکسان است
شعاع کره بار دار R
و در نقاط خارج کره باردار پتانسیل از رابطه زیر به دست میآید
خازن
وسیله ای است برا ذخیره بار الکتریکی که تشکیل شده است از دو صفحه رسانا که به موازات هم قرار گرفته ودر فضای بین دو صفحه عایق و یا دی الکتریک مناسب قرار می دهند تا دو صفحه با هم تماس نداشته باشند خازن در دو وضعیت می تواند وجود داشته باشد
دلیل آن این است؟
خازن خالی مقاومت الکتریکی اش ناچیز است به محض آن که کلید وصل می شود خازن شروع به پر شدن می کند که در ضمن پر شدن مقاومت آن نیز افزایش می یابد تا جایی که وقتی خازن شارژ می شود مقاومت الکتریکی اش خیلی زیاد می شود و چون طبق قانون اهم شدت جریان با مقاومت رابطه عکس دارد بنا براین با زیاد شدن مقاومت

شدت جریان کاهش می یابد

سطح محصور بین نمودار شدت جریان –زمان
به هنگام شارژ خازن مقدار بار الکتریکی است که در خازن ذخیره می‌شود بین ظرفیت خازن و اختلاف پتانسیل دو سر خازن و بار ذخیره شده در خازن رابطه زیر برقرار است
c=q/v
با توجه به این رابطه یکای سنجش ظرفیت خازن (ولت/کولن )است که فاراد می نامیم

فاراد
فاراد ظرفیت خازنی است که اگر اختلاف پتانسیل یک ولت در دو سر آن بر قرار شود آن گاه بار الکتریکی ۱ کولن در آن ذخیره میشود
عوامل موثر در ظرفیت خازن مسطح
الف – سطح مقطع جوشن های خازن ،که ظرفیت خازن باآن رابطه مستقیم داد یعنی هر چه جوشن ها وسیع تر باشد بار الکتریکی بیشتری در آنها ذخیره می شود
ب – فاصله بین دو جوشن که ظرفیت خازن با آن رابطه عکس دارد یعنی هر چه دو جوشن به هم نزدیکتر شوند به علت نیروی جاذبه بین آنها باعث قرار گرفتن بار بیشتر بر روی جوشن ها میشود
ج – قابلیت گذر دهی الکتریکی دی الکتریک (عایق) که با ظرفیت آن نسبت مستقیم دارد

به هم بستن خازن ها
خازنها به دو طریق ساده می توانند نسبت به یکدیگر وصل شوند که عبارتند از
الف – به هم بستن سری

ب – به هم بستن موازی
به هم بستن سری
الف – بار ذخیره شده در خازنها سری با هم برابر بوده و با بار ذخیره شده در خازن معادل هم برابر است
ب – مجموع اختلاف پتانسیل دو سر خازن های سری برابر با اختلاف پتانسیل دو سر خازن معادل است

اثبات رابطه

به هم بستن موازی
الف – اختلاف پتانسیل در سر خازنها ی موازی با همچنین با اختلاف پتانسیل دو سر خازن هم با هم برابر است
ب – مجموع بار الکتریکی جمع شده در خازنهای موازی برابر است با باز ذخیره شده در خازن معادل

اثبات رابطه

نکته
اگر خازنی توسط مولدی شارژ گردد و پس از شارژ از دو سر مولد جدا شود و بعد فاصله جوشن های آن از هم دور یا به هم نزدیک شوند بار الکتریکی در آن ثابت می ماند ظرفیت آن تغییر می کند اختلاف پتانسیل دو سر آن و انرژی تغییر می کند
شدت جریان
مقدار الکتریسیته ای که در واحد زمان از مداری می گذرد شدت جریان نامیده می شود و واحد آن آمپر است
تعریف آمپر
یک آمپر بزرگی جریان الکتریکی در مداری است که در یک ثانیه یک کولن بار الکتریکی از مقطع مدار شارش می کند
مقدار الکتریسیته

شدت جریان i
در زمان t
مقاومت الکتریکی
در دمای ثابت نسبت اختلاف پتانسیل دو سر سیم به جریانی که از آن عبور می کند مقاومت الکتریکی سیم می نامند ( قانون اهم)

یک اهم
یک اهم مقاومت سیمی است که اگر اختلاف پتانسیل ۱ ولت در دو سر آن بر قرار شود جریان ۱ آمپر از آن عبور می کند
اثر دما بر مقاومت الکتریکی
افزایش دما مقاومت الکتریکی هادی های فلزی را افزایش و مقاومت هادی‌های غیر فلزی ونیمه هادی ها را کاهش می دهد
ضریب ازدیاد گرمایی مقاومت a
مقاومت در صفر درجه سلسیوس Ro

مقاومت در دمای R
برای فلزات مثبت وبرای غیر فلزات منفی است a
نیروی محرکه
نیروی محرکه ی مولد مقدار انرژی است که مولد به یکای بار الکتریکی می دهد تابتواند در مدار شارش پیدا کند
=u/q
انرژی مولد که به بار داده می شودu
مقدار بار الکتریکی q

نیروی محرکه بر حسب ولت

مولد انرژی را به بار می دهد تا از پایانه منفی به پایانه مثبت منتقل می شود مولد مانند یک پمپ آب است که آب را در مدار از پایین دست به بالا دست جا بجا می نماید عمل می کند
هر مولد دارای مقاومت درونی است که در واقع مقاومت مولد در مقابل جریان است و آن را با r نشان می دهند
قانون اهم در مدار جریان پیوسته
اختلاف پتانسیل دو سر یک مقاومت از رابطه v=RI بدست می آید اختلاف پتانسیل دو سر یک مولد از رابطه v=E-rI بدست می آید که rI را افت پتانسیل داخلی مولد می نامند
محاسبه اختلاف پتانسیل بین دو قطعه از مدار
در یک مدار الکتریکی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مدار بر اساس اجزای تشکیل دهنده ی مدار محاسبه می گردد برای محاسبه از یک نقطه از مدار در یک جهت روی مدار حرکت می کنیم به ازای هر جزء از مدار تغییر پتانسیل را محاسبه می کنیم تا نقطه دوم سپس اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را به دست می آوریم
VB+ -Ir1-IR1=VA

VAB= -I(r1-R1)

محاسبه شدت جریان در مدار تک حلقه
برای محاسبه ی شدت جریان در یک مدار تک حلقه از یک نقطه ی دلخواه شروع می کنیم و در جهت جریان به ازای اجزاء مدار تغییرات پتانسیل را محاسبه می کنیم تا دو باره به نقطه شروع برسیم با به دست آوردن معادله تغییرات پتانسیل در مدار جریان الکتریکی مدار را محاسبه می کنیم
توان مولد
اگر اختلاف پتانسیل دو سر مولد v و نیروی محرکه ی آن e باشد توان مفید مولد از رابطه زیر به دست می آید
U= It
P=U/t= I
با توجه به توان مصرفی می توان چنین نوشت
P=VI
V= -Ir P=( -Ir)I

P= I-I r
راندمان مولد نسبت توان مصدفی مدار به کل توان مولد را راندمان یا بازده مولد می نامند
Ra=P/P0 Ra=V/
Ra=( -Ir)/ I
راندمان مولد
نسبت توان مصدفی مدار به کل توان مولد را راندمان یا بازده مولد می نامند
به هم بستن مقاومت ها

الف ) به هم بستن مقاومت ها به صورت متوالی یا سری
هر گاه چند مقاومت را به صورت سری به هم ببندیم و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم اتصال مقاومت ها به صورت متوالی است مقاومت معادل به صورت زیر است

به هم بستن مقاومت ها به صورت موازی
هرگاه دو یا چند مقاومت را به طوری به هم اتصال دهیم یک سر همه مقاومت ها به نقطه a و سر دیگر آن ها به نقطه b وصل شود اتصال مقاومت ها به صورت موازی است اگر مجموعه به اختلتف پتانسیل v وصل شود مقاومت معادل به صورت زیر محاسبه می شود

 

مدارهای خازن ومقاومت
الف ) اگر یک خازن همراه یک مقاومت در مداری به صورت متوالی به دنبال هم بسته شوند و مجموعه را به اختلاف پتانسیلv وصل کنیم پس از شارر خازن جریان الکتریکی در مدار صفر و اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت صفر و اختلاف پتانسیل دو سر خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر پیل خواهد بود

ب ) اگر یک خازن را با یک مقاومت موازی ببندیم و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل نماییم در مدار جریان الکتریکی بر قرار می شود و اختلاف پتانسیل دو سر خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت خواهد بود و اگر کلید مدار را باز کنیم تا جریان قطع شود در این صورت خازن از طریق مقاومت تخلیه شده و اختلاف پتانسیل دو سر مخموعه صفر می شود

قوانین کیر شهف در مدارهای انشعابی
قانون اول : مجموع شدت جریان ورودی به یک گره برابر مجموع شدت جریانهای خروجی از آن گره می باشد یعنی مجموع جبری شدت جریانها در هر گره برابر صفر است که پایستگی بار الکتریکی در گره را نشان می دهد

قانون دوم
در یک حلقه بسته مجموع اختلاف پتانسیل برابر صفر است کاربرد این قانون در مدار های الکتریکی به منظور تعیین اختلاف پتانسیل بین دو مدار است
اتصال مولد ها
اتصال سری یا متوالی

 

اگر n عدد پیل مشابه به نیروی محرکه E و مقاومت درونی r را به دنبال هم ببندیم نیروی محرکه پیل معادل nE و مقاومت درونی معادل nr میباشد پس جریان از رابطه زیر به دست می آید
nE=I(R+nr) I=nE/R+nr

اتصال موازی یا انشعابی
اگر n عدد پیل مشابه را به صورت موازی ببندیم نیروی محرکه پیل معادل E و مقاومت درونی پیل معادل r/n میباشد

E = I(R+r/n) I=E/R+r/n

مغناطیس
محور مغناطیس
محوری است که محوردو قطب آهن ربا را به گونه ای به هم وصل می کند خاصیت مغناطیسی در اطراف آن کاملا متقارن است
مغناطیس
منشا تولید مغناطیس حرکت الکترونها است به عبارتی اگر الکترونی از نقطه ای به نقطه دیگر جابجا شود در اطراف آن خاصیت مغناطیس ایجاد می شود

دو قطبی مغناطیسی
میدان مغناطیسی حاصل از حرکت یک عدد الکترون را اصطلاحا دو قطبی مغناطیسی می گویند
در داخل یک میله دو قطبی های مغناطیسی فراوانی وجود دارد که هر کدام در جهت ها و راستاهای مختلفی در حال چرخش هستند که آنها میتوانند دو به دو اثر مغناطیسی یکدیگر را خنثی کنند

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 6700 تومان در 51 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد