دسته‌ها
الکتریسیته ساکن الکتریسیته ساکن فیزیک سوم دبیرستان فیزیک یازدهم

میدان الکتریکی

هر بار الکتریکی خاصیتی در فضای پیرامون خود ایجاد می کند که به آن اصطلاحا میدان الکتریکی آن بار گفته می شود. همین خاصیت باعث وارد شدن نیرو، با قرار گرفتن یک بار الکتریکی دیگر در آن محیط ( بدون تماس ) می شود. جهت نیروی وارد بر یکای بار الکتریکی مثبت در هر نقطه، جهت میدان الکتریکی در آن نقطه است.

محاسبه 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 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 هایی از محاسبه 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 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: شکل زیر دو بار نقطه ای را در صفحه xy نشان می دهد. میدان الکتریکی خالص را در نقطه O (مبدا مختصات) تعیین کنید. بارهای الکتریکی مثبت و هم اندازه و مقدار انها ۵ میکرو کولن است.

ph11 s1 meidan 03 میدان الکتریکی

حل مثال ۲:

ph11 s1 meidan 04 میدان الکتریکی

مثال ۳ : در شکل زیر میدان 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 ۳ :

ph3 s2 2 meidan e2 میدان الکتریکی

مثال ۴: 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 ۴:

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 بین دو بار و نزدیک به بار کوچکتر ، صفر می شود.

حالت دوم : اگر دو بار الکتریکی نا همنام باشند ، میدان 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 :

ph11 s1 meidan 02 میدان الکتریکی

 

مثال ۵ : میدان 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

ویدیو آموزشی

ویدیو آموزشی زیر را قبل از حل تمرین ها حتما مشاهده کنید. این ویدیو مخصوص فیزیک ۲ و مناسب برای پایه یازدهم رشته های تجربی و ریاضی می باشد که توسط استاد مصطفی کبیری تهیه شده است.

تمرین

تمرین ۱: میدان حاصل از یک دوقطبی الکتریکی را روی خط عمود منصف خط واصل بین دو بار و در فاصله x از خط واصل بدست آورید .(برای پایه یازدهم مناسب نیست)

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 ؟ (برای پایه یازدهم مناسب نیست)

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. (برای پایه یازدهم مناسب نیست)

ph3 s2 2 meidan e13 میدان الکتریکی

تمرین ۷: میدان حاصل از بارهای شکل مقابل در نقطه ی A را بر حسب بردارهای یکه بنویسید.

ph3 s2 2 meidan e17 1 میدان الکتریکی

تمرین ۸: دو بار الکتریکی نقطه ای q1=-q و q2=+9q به فاصله ۱۸۰ سانتی متر از یکدیگر قرار دارند. در چند سانتی متری بار q1 و در بین دو بار شدت میدان حاصل از دو بار از نظر مقدار برابرند؟

تمرین ۹: دو بار الکتریکی  q1 و q2 در نقاط A و B مطابق شکل قرار دارند. شدت میدان در نقطه M وسط دو بار E می باشد. اگر بار q1 را خنثی کنیم شدت میدان در همان نقطه –E/3 می شود. نسبت q2/q1 را بدست آورید.

ph3 s2 2 meidan e18 1 میدان الکتریکیتمرین ۱۰: نمودار تغییرات میدان الکتریکی حاصل از بار الکتریکی q بر حسب فاصله از آن به صورت شکل زیر است. اگر بار الکتریکی q’=۹µC را در فاصله ۹۰ سانتی متری بار q قرار دهسم، نیرویی که دو ذره باردار بر یکدیگر وارد می کنند، چند نیوتون است؟

ph11 s1 meidan 05 میدان الکتریکی

تمرین ۱۱: سه ذره باردار q1=12µC و q2=3µC و q3 در صفحه xy به ترتیب در مختصات (x1=4cm , y1=3cm) و (x2=-8cm , y2=12cm) و (x3, y3) قرار دارند. اگر برایند نیروهای الکتریکی وارد بر هر ذره صفر باشد، q3 چند میکروکولن است؟


دانلود حل تمرین های جزوه بالا




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 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 .

دیدگاهتان را بنویسید

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