تبلیغات
علوم سوم راهنمایی - الکترواستاتیک

امروز:

الکترواستاتیک

به شاخه‌ای از علم فیزیک گویند که به مطالعه بارهای الکتریکی در حالت

 

بدون حرکت (سکون) می‌پردازد.

تقریب الکترواستاتیک

 

تقریب الکترواستاتیک زمانی معتبر است که میدان غیر چرخشی داشته

 

باشیم یعنی مطابق با قانون فاراده این فرض، معادل است با:

 

الکترو استاتیک الکترو استاتیک شاخه‌ای از دانش است که با

 

پدیده‌هایی سر و کار دارد که از بارهای الکتریکی ساکن یا دارای حرکت

 

آهسته ناشی می‌شوند. از زمان باستان دانسته شده بود که برخی از

 

مواد، مانند کهربا، پس از مالیده شدن، مواد و ذرات سبک را جذب

 

می‌کنند. واژهٔ یونانی برای کهربا (ήλεκτρον یا همان electron) سرچشمهٔ

 

پیدایش واژهٔ electricity شد. پدیده‌های الکترو استاتیک از نیروهایی

 

ناشی می‌شوند که بارهای الکتریکی بر هم وارد می‌کنند. این نیروها به

 

وسیلهٔ «قانون کولمب» توصیف می‌شوند. اگرچه ممکن است نیروهای

 

القا شده بر اثر الکترو استاتیک به نظر ضعیف بیایند، اما به عنوان نمونه،

 

نیروی الکترو استاتیکی بین یک الکترون و یک پروتون، که با یکدیگر یک اتم

 

هیدروژن را تشکیل می‌دهند، در حدود ۴۰ مرتبه از نیروی گرانشی بین آنها

 

بزرگ‌تر است. پدیده‌های الکترو استاتیکی مثال‌های متعددی دارند که

 

مواردی مانند چسبیدن پوشش‌های پلاستیکی به دست پس از جدا کردن

 

آنها از بسته‌بندی، انفجار ظاهراً خودبخودی سیلوی غلّات، آسیب وارده به

 

قطعات الکترونیکی در هنگام ساخت، و عملکرد دستگاه‌های فوتوکپی را

 

در بر می‌گیرد. الکترو استاتیک شامل تجمع بار الکتریکی بر سطح اشیا

 

است که بر اثر تماس با اشیای دیگر صورت می‌گیرد. اگر چه تبادل بار

 

الکتریکی، هر بار که دو جسم با هم تماس یافته و از هم جدا می‌شوند

 

صورت می‌گیرد، اثرات این تبادل بار معمولاً تنها زمانی قابل مشاهده‌اند که

 

حداقل یکی از سطوح دارای مقاومت بالایی در برابر جریان الکتریکی باشد.

 

این به این دلیل است که بارهایی‌که به/از یک سطح دارای مقاومت

 

الکتریکی بالا منتقل می‌شوند کم و بیش برای مدت زمانی در آنجا

 

می‌مانند که برای مشاهدهٔ اثرات آنها به اندازهٔ کافی طولانی است. این

 

بارها زمانی از روی سطح جابجا می‌شوند که یا به زمین راه پیدا کرده و یا

 

با یک دشارژ سریع خنثی شوند. به عنوان نمونه‌ای از دشارژ، می‌توان

 

پدیدهٔ آشنای «شوک» استاتیک را نام برد که هنگامی رخ می‌دهد که بار

 

جمع شده در بدن بر اثر تماس با سطوح نارسانا، خنثی شود.

مفاهیم پایه‌ای

 

قانون کولمب (به مرور زمان و برای راحتی بیان از کولمب به کولن تغییر

 

یافته‌است) معادلهٔ پایهٔ الکترو استاتیک، قانون کولمب است که نیروی بین

 

دو «بار نقطه‌ای» را توصیف می‌کند. اندازهٔ نیروی الکترومغناطیسی بین دو

 

بار الکتریکی نقطه‌ای با حاصلضرب اندازهٔ بارها نسبت مستقیم، و با مربع

 

فاصلهٔ بین دو بار نسبت معکوس دارد:

 

در رابطهٔ بالا، Q۱ و Q۲ اندازهٔ بارها و r فاصلهٔ بین دو بار بوده و ε۰ ثابتی

 

است که‌«گذردهی‌فضای‌آزاد» نامیده می‌شود، و طبق تعریف برابر است

 

با:

 in A2s4 kg-1m-3 or C2N−۱m−2 or F m−1.

میدان الکتریکی

میدان الکتریکی (دارای واحد ولت بر متر) در یک نقطه به صورت نیرو (بر

 

حسب نیوتون) بر واحد بار (بر حسب کولمب) بر یک بار موجود در آن نقطه

 

تعریف می‌شود. با توجه به این تعریف و قانون کولمب، نتیجه‌گیری

 

می‌شود که اندازهٔ میدان الکتریکیE که به وسیلهٔ یک بار نقطه‌ای تنها، Q،

 

ایجاد می‌شود از این رابطه به دست می‌آید: میدان الکتریکی که به

 

وسیلهٔ توزیعی از بارها ایجاد می‌شود که دارای چگالی حجمی بار هستند

 

به وسیلهٔ انتگرال سه‌گانهٔ یک تابع برداری به دست می‌آید: شکست در

 

تجزیه (خطای lexing): \vec E(\vec r) = \frac {1}{4 \pi

 

\epsilon_0} \iiint \frac {\vec r - \vec r '}{\left \| \vec r -

 

\vec r ' \right \|^3} \rho (\vec r ')\, \operatorname{d}^۳ r'.

قانون گاوس

 

قانون گاوس بیان می‌کند که «شار کلّی الکتریکی که از درون یک سطح

 

بسته می‌گذرد با بار کلی الکتریکی که به وسیلهٔ سطح در بر گرفته

 

می‌شود متناسب است». به بیان ریاضی، قانون گاوس شکل یک معادلهٔ

 

انتگرالی را به خود می‌گیرد: به یک صورت دیگر، به فرم دیفرانسیل،

 

معادله به این صورت در می‌آید: در رابطهٔ بالا،عملگر دیورژانس است.

معادلهٔ پواسون

 

با ترکیب تعریف پتانسیل الکترواستاتیک با فرم دیفرانسیلی قانون گاوس،

 

رابطه‌ای بین پتانسیل φ و چگالی بار ρ به دست می‌آید:این رابطه،

 

صورتی از معادلهٔ پواسون است. در این رابطه، ε۰ گذردهی خلأ است. معادلهٔ لاپلاس در غیاب بار الکتریکی، معادله به این صورت در می‌آید:به

 

این معادله، معادلهٔ لاپلاس گفته می‌شود.

تقریب الکترو استاتیکی

 

اعتبار تقریب الکترواستاتیک بودن بر این فرض استوار است که میدان

 

الکتریکی، «غیر چرخشی» است:

 

با توجه به قانون فاراده، این فرض متضمّن عدم وجود (یا عدم وجود

 

تقریبی) میدان مغناطیسی متغیر با زمان است:

 

به بیان دیگر، تقریب الکترواستاتیک بودن نیاز ندارد که میدان مغناطیسی یا

جریان الکتریکی وجود نداشته باشد، بلکه اگر میدان مغناطیسی یا جریان

 

الکتریکی وجود داشته باشد، باید با زمان تغییر نکند، یا در بدترین حالت،

 

باید تغییرات آن با زمان بسیار کند باشد. در برخی از مسائل، برای

 

پیش‌بینی دقیق هم به الکترو استاتیک و هم به مگنتو استاتیک نیاز است.

 

اما در این حالت می‌توان از تزویج بین این دو چشم‌پوشی کرد.


نوشته شده در : سه شنبه 11 آبان 1389  توسط : محمد ارجمند.    نظرات() .

How do you get Achilles tendonitis?
یکشنبه 26 شهریور 1396 06:55 ب.ظ
Hi there! I just wish to offer you a big thumbs up for your great info you've
got right here on this post. I'll be returning
to your web site for more soon.
How can I increase my height after 18?
شنبه 18 شهریور 1396 09:27 ب.ظ
Inspiring story there. What occurred after? Take care!
How do you get rid of Achilles tendonitis?
سه شنبه 14 شهریور 1396 11:45 ب.ظ
Hey! I could have sworn I've been to this site before but after reading through some of
the post I realized it's new to me. Anyways, I'm definitely glad
I found it and I'll be bookmarking and checking back often!
caseywon.weebly.com
یکشنبه 15 مرداد 1396 02:37 ب.ظ
Excellent site. A lot of useful info here. I'm sending it to some buddies ans additionally sharing in delicious.
And obviously, thank you for your effort!
carlynprabhakar.blog.fc2.com
جمعه 13 مرداد 1396 01:09 ب.ظ
Excellent way of telling, and fastidious
article to get data about my presentation topic, which i am going to deliver in academy.
Foot Pain
یکشنبه 8 مرداد 1396 05:18 ق.ظ
It's the best time to make a few plans for the future
and it is time to be happy. I have read this
submit and if I may just I wish to counsel you few interesting
things or suggestions. Maybe you can write subsequent
articles relating to this article. I wish to read more issues approximately it!
manicure
یکشنبه 20 فروردین 1396 03:55 ق.ظ
Hello i am kavin, its my first time to commenting anywhere, when i read this piece of writing i thought i could also create comment due
to this good article.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر