الکتریسیته ساکنالکتریسیته ساکنفیزیک سوم دبیرستانفیزیک یازدهم

میدان الکتریکی

میدان الکتریکی حاصل از بار الکتریکی نقطه ای

میدان الکتریکی : نیروی وارد بر یکای بار الکتریکی مثبت را در هر نقطه ، میدان الکتریکی در آن نقطه گویند.

ph3 s2 2 meidan 0 میدان الکتریکی

برای بدست آوردن میدان الکتریکی در یک نقطه ، ابتدا بار آزمون ( بار مثبت) را در آن نقطه قرار می دهیم ، سپس از رابطه ی زیر استفاده می کنیم :

ph3 s2 2 meidan 1 میدان الکتریکی

با استفاده از قانون کولن می توان نیروی بین بار الکتریکی و بار آزمون را حساب کرد:

ph3 s2 2 meidan 2 میدان الکتریکی

که با قرار دادن در رابطه قبلی به نتیجه زیر دست می یابیم . این رابطه ، میدان الکتریکی حاصل از یک بار الکتریکی را در نقطه ی مورد نظر را می دهد .

ph3 s2 2 meidan 3 میدان الکتریکی

و جهت میدان در هر نقطه را نیز می توان با استفاده از بار آزمون (مثبت) براحتی مشخص کرد مانند :

ph3 s2 2 meidan 4 میدان الکتریکی

اصل بر هم نهی میدان های الکتریکی : میدان الکتریکی ناشی از چند بار الکتریکی در نقطه ای از فضا ، برابر مجموع میدان هایی است که هر بار در نبود سایر بارها در آن نقطه از فضا ایجاد می کند .

ph3 s2 2 meidan 5 میدان الکتریکی

ph3 s2 2 meidan e14 میدان الکتریکی

مثال ۱: مطابق شکل زیر، دو ذره با بارهای q1=4µC و q2=-6µC در فاصله ۸ سانتی متر از یکدیگر ثابت شده اند. اندازه میدان الکتریکی خالص را در نقطه های زیر بدست آورید.

ph3 s2 2 meidan e15 میدان الکتریکیحل مثال ۱:

ph3 s2 2 meidan e16 میدان الکتریکی

مثال ۲ : در شکل زیر میدان الکتریکی برآیند را در راس بدون بار مثلث قائم الزاویه حساب کنید .( برای فیزیک یازدهم توصیه نمی شود)

ph3 s2 2 meidan e1 میدان الکتریکی

حل مثال ۲ :

 

 

ph3 s2 2 meidan e2 میدان الکتریکی

مثال ۳: دو ذره با بارهای q1=+50 nC و q2=-50 nC در فاصله ۲a=16 cm از یکدیگر ثابت شده اند. میدان الکتریکی را روی عمود منصف خطی که دو ذره را به یکدیگر وصل می کند و به فاصله x=6 cm از وسط خط واصل دو ذره ، به دست آورید. به مجموعه این دو بار الکتریکی ، دو قطبی الکتریکی گفته می شود.(برای پایه یازدهم توصیه نمی شود)

حل مثال ۳:

ph3 s2 2 meidan e8 میدان الکتریکی

صفر شدن میدان الکتریکی بین دو بار الکتریکی :

حالت اول : اگر دو بار الکتریکی هم نام باشند ، میدان الکتریکی بین دو بار و نزدیک به بار کوچکتر ، صفر می شود.

حالت دوم : اگر دو بار الکتریکی نا همنام باشند ، میدان الکتریکی در خارج از فاصله دو بار و نزدیک به بار کوچکتر صفر می شود .

برای محاسبه فاصله ها در هر دو حالت از رابطه ی زیر استفاده می کنیم :

ph3 s2 2 meidan e3 میدان الکتریکی

مثال ۳ : میدان الکتریکی حاصل از دو بار نقطه ای q1=2 و q2=32 در فاصله ۱۶ سانتی متری از بار q2 صفر می باشد . فاصله دو بار الکتریکی از یکدیگر چند سانتی متر است ؟ ( مقدار بار الکتریکی بر حسب میکرو کولن است)

ph3 s2 2 meidan e9 میدان الکتریکی

ویژگی های خطوط میدان الکتریکی :

  • خط های میدان در هر نقطه ، هم جهت با نیروی وارد بر بار مثبت واقع در آن نقطه اند ، در نتیجه جهت این خطوط از بار مثبت رو به خارج و به سوی بار منفی است .

ph3 s2 2 meidan e4 میدان الکتریکی

  • خط میدان در هر نقطه ، جهت میدان در آن نقطه 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 .

ph3 s2 2 meidan e5 میدان الکتریکی

  • در هر ناحیه ای که میدان قوی تر باشد ، خط های میدان به یکدیگر نزدیکتر و فشرده ترند.

 

 

  • خط های میدان یکدیگر را قطع نمی کنند ، یعنی از هر نقطه فقط یک خط میدان می گذرد.

ph3 s2 2 meidan e7 میدان الکتریکی

مثال ۴: با استفاده از بذر چمن، گلوله های فلزی، واندوگراف،روغن مایع و سیم های رابط، آزمایشی طراحی کنید که خطوط میدان الکتریکی اطراف بارهای نقطه ای را نشان دهد.

حل مثال ۴: ابتدا گلوله های فلزی را با استفاده از واندوگراف باردار کرده و در داخل روغن مایع قرار می دهیم. سپس بذر چمن را روی روغن میریزیم. مشاهده می کنیم بذرهای چمن در جهت خطوط میدان الکتریکی جهت گیری می کنند.

در ویدیوی زیر آزمایش فوق را مشاهده می کنید و علاوه بر آن خطوط بین صفحات موازی و همچنین خطوط اطراف رسانای دوکی شکل را مشاهده می کنید. و می بینید که چگالی سطحی بار درنقاط نوک تیز رسانای نا متقارن بیشتر است.

 

تمرین ۱: میدان الکتریکی حاصل از یک دوقطبی الکتریکی را روی خط عمود منصف خط واصل بین دو بار و در فاصله x از خط واصل بدست آورید .

ph3 s2 2 meidan e10 میدان الکتریکی

تمرین ۲: در شکل ، شعاع دایره ۱ متر و q=5 میکروکولن است . بزرگی و جهت میدان الکتریکی برآیند را در مرکز دایره (مرکز مختصات) با محاسبه و ترسیم تعیین کنید.

ph3 s2 2 meidan 9 میدان الکتریکی

تمرین ۳: دو بار نقطه ای q1 و q2=4q1  ، در فاصله r از هم واقع اند. میدان الکتریکی ناشی از دو بار در فاصله d1 از بار q1 برابر صفر است . اگر فاصله دو بار از هم ۲ برابر شود، میدان الکتریکی برآیند در فاصله d2 از بار q2 برابر صفر می شود. d2 چند برابر d1 است ؟

تمرین ۴: در شکل روبرو ، بزرگی میدان الکتریکی حاصل از مجموعه بار های الکتریکی q1,q2,q3 در نقطه M چند نیوتون بر کولن است ؟

ph3 s2 2 meidan e12 میدان الکتریکی

تمرین ۵: در شکل زیر ، بزرگی میدان الکتریکی برآیند حاصل از دو بار الکتریکی نقطه ای در نقطه ی B چند برابر بزرگی میدان برآیند ناشی از همان دو بار در نقطه ی A است ؟

ph3 s2 2 meidan e11 میدان الکتریکی

تمرین ۶: مطابق شکل ، دو ذره با بارهای الکتریکی q1 و q2 که خط واصل آن ها در راستای محور x است ، در دو راس یک مثلث متساوی الساقین ثابت شده اند. اگر بردار میدان الکتریکی در نقطه A مطابق شکل باشد ، اندازه و نوع بارهای الکتریکی q1 و q2 را تعیین کنید .

ph3 s2 2 meidan e13 میدان الکتریکی

 

 حل تمرین ها :

برچسب ها

کبیری

مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

مطالب مشابه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید

بستن
بستن