بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بسم الله الرحمن الرحیم
چکیده ای از فصل الکتریسیته ساکن
اسلاید 2 :
الکتریسیته ی ساکن
نیروی الکتریکی:دو جسم باردار بر یکدیگر نیرو وارد می کنند نیرو یی که دو ذره ی باردار بر یکدیگر وارد می کنند نیروی الکتریکی گویند.
قانون بنیادی بارهای الکتریکی:اگربارهای الکتریکی دو جسم همنام باشند یعنی هر دو مثبت یا منفی باشند نیروی دوجسم رانشی است.در حالی که اگر بارهای الکتریکی یک جسم مثبت ودیگری منفی باشد نیروی الکتریکی نیروی الکتریکی بین دو جسم ربایشی خواهد بود.
اسلاید 3 :
آزمایش 1-1
وسیله های آزمایش:میله ی پلاستیکی- پارچه ی پشمی- ورقه ی نازک آلومنیومی و مقداری نخ خشک
شرح آزمایش:
1- کمی ورقه ی آلومنیومی را فشرده کنیدو آن رابه صورت کره ی کوچکی در آورید این کره ی کوچک را به کمک یک تکه نخ خشک آویزان کنید.این وسیله راآونگ الکتریکی می گویند واز آن در آزمایش های الکتریسیته ی ساکن استفاده می شود.
2-به آونگ الکتریکی به روش القا یا تماس به جسمی که بارمنفی دارد بار الکتریکی منفی دهید.
3-میله را بار دار کرده و آن را به آونگ الکتریکی نزدیک کنید چه اتفاقی می افتد.
اسلاید 4 :
جواب:اگر بار میله و آونگ همنام باشند گلوله ازمیله دور خواهد شدو اگر بار میله و آونگ نا همنام باشند گلوله از میله دور خواهد شد.
4-میله را در فاصله ی معینی از آونگ و نزدیک به آن نگه دارید وزاویه ی انحراف آونگ را از وضع قائم بادقت مشاهده کنید.
اسلاید 6 :
آزمایش 1-2
وسیله های آزمایش:برای انجام این آزمایش علاوه بر وسیله های آزمایش1-1به
دوکره ی فلزی کوچک و هم اندازه که روی پایه های عایق نصب شده اند نیاز داریم.
شرح آزمایش:1- دو آونگ الکتریکی کاملا مشابه بسازیدوآن هارا از نقطه ایی آویزان کنید.
2- یک کره را باردار کنید وآن ها راهم زمان به دو آونگ تماس دهید سپس آن را از آونگ ها دور کنید.چه اتفاقی می افتد؟زاویه ی بین نخ آونگ ها رابعداز دور شدن کره ی فلزی اندازه گیری کنید .
جواب:چون هر دو گلوله با کره در تماس بودند هر دو دارای بارهمنام شده و
یکدیگر را دفع می کنند.
اسلاید 7 :
3-کره ی دیگری را که بدون بار است به کره ی باردار تماس دهیدو آن ها را از یکدیگر جدا کنید.با انجام دادن این عمل بار الکتریکی به طور مساوی بین دو کره تقسیم می شود.
4- ابتدا با تماس دست به آونگ ها بار آن ها را تخلیه کنید سپس یکی ازکره های باردار را مانند مرحله ی 2 به دو آونگ تماس دهید این بار نیز زاویه ی بین دو آونگ را اندازه گیری کنید.
5-نتیجه ی مرحله های 2و4رابا یکدیگرمقایسه کنید.نتیجه رابنویسیدو به کلاس گزارش دهید.
اسلاید 8 :
جواب: در مرحله ی 3بار کره نصف حالت2می شوددر نتیجه آونگ هاهم باری نصف حالت قبلی می گیرند و درحالت دوم زاویه ایی که باهم می سازند؛ تقریبانصف حالت قبلی است.یعنی این که نیروی الکتریکی باحاصل ضرب اندازه ی بارهارابطه ی مستقیم داردهر چه بار آونگ هابیشتر نیروی دافعه بیشتر وبر عکس
F ∞q1 . q2
امانتیجه ی کلی این دو آزمایش:
نتیجه1:نیروی الکتریکی بین دو ذره ی بارداربا مجذورفاصله ی آن هااز یکدیگرنسبت وارون دارد.
نتیجه2:نیروی الکتریکی با حاصل ضرب اندازه ی دوبارذره نسبت مستقیم دارد.
اسلاید 9 :
قانون کولن
تعریف:دو ذره ی باردار بر یکدیگر نیرووارد می کنند اگر ذرات باردارهم نام باشند نیروی دافعه و اگر ذرات باردارناهمنام باشند به همدیگرنیروی جاذبه وارد می کنند.
نکته:اگر دو بارq1,q2به صورت زیرباشند به یکدیگرنیروی الکتریکی وارد می کنند
= F21نیرویی است که ذره باردار2به ذره ی باردار1وارد می کند
= F12 نیرویی است که ذره باردار1 به ذره باردار2 وارد می کند.
نکته مهم:طبق قانون سوم نیوتون دو نیروی F12و F21با هم برابر و در خلاف جهت یکدیگرند.
اسلاید 10 :
رابطه ی قانون کولن
اگر دو ذره ی باردارq1وq2 به فاصله ی rاز هم قرار گیرند به یکدیگرنیروی الکتریکی وارد می کنند که این نیرو ها با حاصل ضرب بار های الکتریکی رابطه ی مستقیم وبا مجذور فاصله بین بارها رابطه عکس دارد.
نکته1:علامت بار ها ی الکتریکی درتعیین اندازه ی نیروی الکتریکی تاثیری ندارد بلکه فقط بیان کننده ی نوع نیرو ها می باشداگرهر دو بارهم نام باشند نیروی الکتریکی دافعه و اگر نا همنام باشند نوع نیرو جاذبه است.
نکته2:در محاسبه ی برآیند نیروها بایدبه جهت نیروها توجه کرد اگرهم جهت باشند با هم جمع می کنیم واگر غیر هم جهت باشند از هم کم می کنیم
اسلاید 11 :
نکته3:اگر تعدادی ذره بار دار در یک ناحیه از فضا باشند نیروی الکتریکی وارد بر هر ذره همان برآیند نیرو هایی است که هریک ازذره های اطراف در غیاب سایر ذره ها بر آن ذره وارد می شود.
نکته4:اگر دو بارq1وq2 و در فاصله r باشند وبخواهیم بار دیگری به نام q3 درحالت تعادل باشد بایدبارq3(بار آزمون) بین دو بارونزدیک به بار کوچکتر قرار دهیم.
نکته5:اگر بارهای q1 و q2 نا همنام باشند وبار سوم (بار آزمون)راخارج از از بین دو بارو نزیک به بارکوچکتر روی خط واصل دو بار q1 وq2 قرار دهیم برآیند نیرو های وارد بربارq3صفراست یعنی بارq3درحال تعادل است.
محاسبه ی نیرو الکتریکی بین دو جسم بارداربه چگونگی آرایش (یا توزیع) باردر دو جسم بستگی داردو محاسبه آن نیازمند ریاضیات پیشرفته است.
اسلاید 12 :
مثال برای قانون کولن
اسلاید 13 :
میدان الکتریکی
تعریف: ازنظر کیفی- از نظر کمی
از نظر کیفی:یک بار الکتریکی در هرنقطه از فضای اطراف خود خاصیتی ایجاد می کند که به آن میدان الکتریکی می گویند.
نکته:اگر بارالکتریکی دیگری را در هر نقطه ای از میدان الکتریکی قرار دهیم از طرف میدان برآن نیروی الکتریکی وارد می شود
از نظر کمی:نیروی الکتریکی وارد بر یکای بار الکتریکی مثبت را در نقطه میدان الکتریکی در آن نقطه می گویند
یکای میدان الکتریکی نیوتون بر کولن است.
میدان الکتریکی یک کمیت برداری است.
اسلاید 14 :
فرمول میدان الکتریکی
اسلاید 15 :
جهت میدان الکتریکی
جهت میدان الکتریکی در هر نقطه از میدان عبارت است از جهت نیروی وارد بربار آزمون مثبت یعنی برای تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه از محیط کافی است یکای بارالکتریکی را(بار آزمون) را درآن نقطه قرار دهیم جهت نیرویی که بر این بار وارد می شود جهت میدان الکتریکی است.
نکته:اگر در یک فضا چند ذره ی باردارثابت باشند درهر نقطه از فضای اطراف این بارها یک میدان الکتریکی وجود دارد که این میدان الکتریکی برآیند میدان هایی است که هر ذره ی بارداردر غیاب سایر بار های الکتریکی در آن نقطه ایجاد می کند.
اسلاید 16 :
میدان الکتریکی حاصل از یک ذره ی باردار
می خواهیم میدان الکتریکی حاصل از بارذره ایی qرادرنقطه ی Aکه به فاصله rازبارqاست محاسبه کنیم.اگربارذره ایی +q در نقطه یA قرارگیرد از طرف بارqبه آن نیرویF وارد می شود . با استفاده از قانون کولن بزرگی نیروی Fرا محاسبه می کنیم وبا جایگذاری در رابطه ی بزرگی میدان الکتریکی بارq را در نقطه ی Aبه دست می آوریم.
میدان الکتریکی در یک نقطه به عامل های مختلفی بستگی دارد . اندازه ی بارالکتریکی_ نحوه توزیع بارالکتریکی وفاصله ی نقطه ی مورد نظر از جسم باردار ازجمله ی این عامل ها هستند.
میدان با اندازه ی بارqنسبت مستقیم و با مجذور فاصله از آن نسبت وارون دارد.
نکته:در محاسبه ی اندازه ی میدان الکتریکی علامت بارqراوارد نمی کنیم.
اسلاید 17 :
تجسم میدان الکتریکی
تعریف:میدان الکتریکی را در اطراف یک جسم بارداربا خط هایی نشان می دهیم که به آن ها خط های میدان الکتریکی می گویند.
ویژگی های خط های میدان الکتریکی:
1-خط های میدان در هر نقطه هم جهت با نیروی وارد بر بارمثبت واقع در آن نقطه اند.جهت این خط ها از بارمثبت رو به خارج و رو به بار منفی است.(بربار منفی نیرو درخلاف جهت میدان وارد می شود).
2-خط میدان در هر نقطه جهت میدان در آننقطه را نشان می دهد و میدان در هر نقطه برداری است مماس بر خط میدانی که از آن نقطه می گذرد و با آن هم جهت است.
3-در هر ناحیه که میدان قوی تر باشد خط های میدان به یکدیگرنزدیکتر وفشرده تر اند.
4-خط های میدان یکدیگر راقطع نمی کنند یعنی از هر نقطه فقط یک خط میدان می گذرد. به بیان دیگر در هر نقطه ی فضا فقط یک میدان الکتریکی وجود دارد که همان میدان الکتریکی برآیند است.
اسلاید 18 :
خط های میدان الکتریکی در اطراف چند جسم بار دار
اسلاید 19 :
نیروی وارد بر بار الکتریکی در میدان الکتریکی
اگربارالکتریکی qدر میدان الکتریکیE قرار بگیرید ازطرف میدان بر آن نیرووارد می شوداین نیرو از رابطه زیر بدست می آید.
نکته :اگر q مثبت باشدFوE هم جهت اند اما اگرqمنفی باشد F درخلاف جهت Eخواهد بود.
صفر شدن میدان الکتریکی در اثر وجود دو بار:
1-اگر دو بارهم نام باشند میدان در نقطه ایی بین دو باربر روی خط واصل و نزدیک به بار کوچکتر صفر خواهد بود.
2- اگر دو بار نا همنام باشند میدان در نقطه ایی خارج از خط واصل دو بار ونزدیکتر به بارکوچکتر صفر است.
اسلاید 20 :
مثال نیروی وارد بر بار الکتریکی در میدان الکتریکی
a = 40 m/s^2
