دسته‌ها
الکتریسیته ساکن فیزیک یازدهم

بار الکتریکی

همه اجسام از اتم ها تشکیل شده اند و اتم ها شامل الکترون (بار منفی)، پروتون (بار مثبت) و نوترون (بدون بار یا خنثی) هستند. بنابراین همه اجسام را می توان از نظر بار الکتریکی بررسی کرد. در صورتی که در یک جسم تعداد پروتون بیشتر از تعداد الکترون بود، آن جسم را از نظر الکتریکی، مثبت می نامیم و اگر تعداد الکترون های آن بیشتر از تعداد پروتون بود آن جسم را منفی می نامیم. در صورتی که تعداد الکترون ها و پروتون ها برابر باشند، جسم خنثی است.

نیروی بین بارهای الکتریکی

اجسام دارای بار الکتریکی، به یکدیگر نیرو وارد می کنند. دو جسم با بارهای همنام یکدیگر را دفع می کنند (نیروی رانشی) و دو جسم با بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند (نیروی ربایشی). اندازه این نیروی دافعه یا جاذبه با استفاده از قانون کولن بدست می آید.

در شکل زیر دو میله شیشه ای را با پارچه ابریشمی مالش می دهیم. این عمل موجب می شود تعدادی الکترون از شیشه به ابریشم منتقل می شود. یعنی توازن بین بارهای مثبت و منفی شیشه بهم می ریزد و تعداد بارهای مثبت آن بیشتر از تعداد بارهای منفی آن می شود و می توانیم بگوییم میله های شیشه ای دارای بار مثبت شده اند. چون شیشه الکترون از دست داده است. حال اگر یکی از میله ها را آویزان کنیم و میله دیگر را به آن نزدیک کنیم، چون دو میله دارای بار مثبت هستند یکدیگر را دفع کرده و موجب چرخش میله آویزان می شود.

ph11 s1 qne 01 بار الکتریکی

حال اگر یک میله پلاستیکی را با پارچه پشمی مالش دهیم، تعدادی الکترون از پارچه پشمی به میله پلاستیکی منتقل می شود و تعداد الکترون های میله پلاستیکی بیشتر از تعداد پروتون های آن می شود. بنابراین میله پلاستیکی دارای بار منفی می شود. اگر میله شیشه ای با بار مثبت را به میله پلاستیکی آویزان شده با بار منفی،نزدیک کنیم، چون دو میله دارای بارهای ناهمنام هستند یکدیگر را جذب می کنند.

ph11 s1 qne 02 بار الکتریکی

اما از کجا بفهمیم با تماس دو جسم کدام دارای بار مثبت و کدام دارای بار منفی می شود. را ه اول استفاده از برق نما (الکتروسکوپ) است که در دوره متوسطه اول آن را آموخته اید و در زیر می توانید ویدیو آموزشی از کاربرد های آن را بیاموزید. راه دوم با استفاده از جدول سری الکتریسیته مالشی است.

ویدیو آموزشی کاربردهای الکتروسکوپ

کاربرد سری الکتریسیته مالشی

با توجه به جدول تریبوالکتریک یا سری الکتریسیته مالشی زیر، هر چه به سمت انتهای منفی سری می رویم اجسام الکترون خواهی بیشتری دارند. مثلا در تماس تفلون با نایلون، الکترون ها از نایلون به تفلون منتقل می شوند و تفلون دارای بار منفی و نایلون دارای بار مثبت می شود.

ph11 s1 qne 03 بار الکتریکی

اصل پایستگی بار الکتریکی

مجموع جبری همه بارهای الکتریکی در یک دستگاه منزوی ثابت است. یعنی بار می تواند از جسمی به جسم دیگر منتقل شود، ولی هرگز امکان تولید یا نابودی یک بار خالص وجود ندارد. تا کنون هیچ آزمایشی این اصل را نقض نکرده است.

اصل کوانتیده بودن بار الکتریکی

در تجربه هایی مانند مالش اجسام به یکدیگر اگر جسم خنثی الکترون بدست آورد یا از دست بدهد، همواره بار الکتریکی مشاهده شده جسم، مضرب درستی از بار بنیادی e است.

ph11 s1 qne 04 بار الکتریکی

یکای بار الکتریکی در SI کولن است که ان را با علامت C نشان می دهیم. یک کولن مقدار بزرگی است. مثلا در یک آذرخش، باری از مرتبه ۱۰ کولن به زمین منتقل می شود. از اینرو در این فصل اغلب با بارهایی از مرتبه میکروکولن و نانو کولن سرو کار داریم.

یک مثال آشنا از کوانتیده بودن یک کمیت، تعداد دانش آموزان یک کلاس یا تعداد تخم مرغ های درون یک ظرف است. برای مثال ما نمی توانیم ۲۴٫۳ دانش آموز در یک کلاس و یا ۱۲٫۴ تخم مرغ در یک ظرف داشته باشیم.

نکات مهم فرمول بالا:

  • استفاده از علامت مثبت فرمول زمانی است که جسم الکترون از دست بدهد یا بخواهید بار الکتریکی هسته اتم را بدست آورید.
  • استفاده از علامت منفی فرمول زمانی است که جسم الکترون بگیرد یا بخواهید مقدار بار الکتریکی منفی اتم را حساب کنید.
  • دقت داشته باشید هر اتم در حالت عادی خنثی است، یعنی تعداد الکترون ها و پروتون های آن با هم برابر است.
  • اندازه بار الکتریکی یک الکترون و یک پروتون با هم برابر است.

ویدیو آموزشی مبحث بار الکتریکی


مثال هایی از محاسبه بار الکتریکی

مثال ۱: وقتی روی فرش راه می روید و بدنتان بار الکتریکی پیدا می کند، هنگام دست دادن با دوستتان، ممکن است با انتقال باری در حدود ۱ نانوکولن به او شوک خفیفی وارد کنید. در این انتقال بار، حدود چند الکترون بین شما و دوستتان منتقل شده است؟

ph11 s1 qne 05 بار الکتریکی

مثال ۲: الف) عدد اتمی اورانیوم Z=92 است. بار الکتریکی هسته اتم اورانیوم چقدر است؟ ب) مجموع بار الکتریکی الکترون های اتم اورانیوم (خنثی) چه مقدار است؟ پ) بار الکتریکی اتم اورانیوم چقدر است؟

ph11 s1 qne 06 بار الکتریکی

مثال ۳: مقدار بار الکتریکی منفی یون  Fe3+  را با عدد اتمی ۲۶ حساب کنید. ( بارالکترون e=1.6×۱۰-۱۹C)

ph11 s1 qne 07 بار الکتریکی

مثال ۴: جسمی دارای بار الکتریکی مثبت است. اگر ۳×۱۰۱۲ الکترون به آن بدهیم، بار الکتریکی آن یک چهارم بار اولیه می شود. بار اولیه جسم را تعیین کنید.

ph11 s1 qne 08 بار الکتریکی


کبیری

از 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 (نا تمام) 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 .

4 دیدگاه دربارهٔ «بار الکتریکی»

به زیبایی هر چه تمام تر مباحث رو در بر گرفته ‌اید ممنون استاد خسته نباشید

دیدگاهتان را بنویسید

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