آموزش فیزیک یازدهمفیزیک یازدهمیازدهم

آموزش فصل اول فیزیک یازدهم | الکتریسیته ساکن

فصل اول فیزیک سال یازدهم، شروع آشنایی داوطلب با الکتریسیته و دنیای جدیدی از فیزیک است. گستردگی مطالب این فصل، نیاز به زمان زیاد جهت یادگیری، تنوع سوالات و از طرفی نیاز به آشنایی با هندسه برای حل بعضی از سوالات در فصل الکتریسیته ساکن وجود دارد. همه این اتفاقات باعث شده است تا این فصل به یکی از سنگین‌ترین فصل های فیزیک کنکور تبدیل شود. اما نگران نباشید این جا سایت بخون است و قرار است بهترین آموزش فصل اول فیزیک یازدهم را در اختیار شما قرار دهیم.
به یاد داشته باشید که الکتریسیته ساکن برای رشته تجربی 3 تست و برای رشته ریاضی حدود 5 تست از بودجه بندی کنکور را به خود اختصاص می‌دهد و از این لحاظ ارزش فراوانی دارد. من بی‌نظیر عزیزی هستم و امروز سعی کرده‌ام آموزش الکتریسیته ساکن یازدهم را به ساده ترین زبان ممکن در اختیار شما قرار دهم و با وقت گذاشتن برای خواندن این مطلب تمام مشکلات آموزشی شما حل خواهد شد.

قبل از شروع و مطالعه آموزش مربوط به فصل اول فیزیک یازدهم، اگر می‌خواهید آموزش فیزیک یازدهم را مشاهده کنید و برای مدرسه و کنکور فیزیک را درس نقطه قوت خود قرار دهید بر روی لینک مربوط به آموزش فیزیک یازدهم کلیک بفرمایید و هر گونه سوالی داشتید داخل کامنت برای من بنویسید.

مباحثی که در آموزش فصل یک فیزیک یازدهم قرار است بررسی کنیم به شرح زیر است:

  •  بار الکتریکی
  •  پایستگی و کوانتیده بودن بار الکتریکی
  • قانون کولن
  •  میدان الکتریکی
  •  میدان الکتریکی حاصل از یک ذرهٔ باردار
  • خطوط میدان الکتریکی
  •  انرژی پتانسیل الکتریکی
  •  پتانسیل الکتریکی
  •  میدان الکتریکی در داخل رساناها
  •  خازن
  •  خازن با دی الکتریک
  •  انرژی خازن

فصل اول فیزیک یازدهم تجربی

این مبحث الکتریسیته ساکن به مطالعه در مورد بارهای ساکن می‌پردازد که به عنوان الکترواستاتیک مطرح می‌شود. به مطالعه بارها در حالت سکون الکتریسیته ساکن (الکتروستاتیک) گفته می‌شود. زمانی که دو جسم خنثی را به یکدیگر مالش می‌دهیم هر دوی آن‌ها دارای بار الکتریکی می‌شوند و به همدیگر نیرو وارد می‌کنند.

فیلسوفان یونانی زمانی که خرده‌های کاه را با کهربا مالش دادند، متوجه شدند که کهربا و خرده‌های کاه همدیگر را جذب می‌کنند. در آن زمان علت این موضوع را نمی‌دانستند اما به مرور متوجه شدند منشاء این اتفاق بار الکتریکی است.
کلمه الکتریسیته از واژه یونانی الکترون گرفته شده است که به معنی کهربا می‌باشد. پس کهربا در یونانی یعنی الکترون.

مبحت الكتريسیته به دو بخش عمده – 1 :الكتريسيته ساكن (الكتروستاتيک) 2: الكتريسيته جاری دسته‌بندی می‌شود.

بار الکتریکی فیزیک یازدهم درس 1

بار الکتریکی کمیتی نرده‌ای است و واحد آن کولن (C) می‌باشد.

بار الکتریکی خاصیتی است که برخی از ذرات بنیادی یعنی (ذرات سازنده جهان) دارند. یکی از این ذرات الکترون می‌باشد که بار آن منفی است. ذرات دیگری هم وجود دارند که بار مثبت دارند. در حالت عادی مقدار بار منفی و مثبت اجسام برابر و جسم خنثی می‌باشد. وقتی این تعادل از بین برود، اجسام باردار می‌شوند. و یکی از پدیده‌هایی که در مورد اجسام باردار می‌بینیم، آن‌ها به یکدیگر نیرو وارد می‌کنند.

وقتي اجسام به يكديگر مالش داده مي‌شوند يک ويژگی را کسب می‌کنند كه می‌توانند به يكديگر نيرو رانشی (دافعه) یا ربایشی (جاذبه) وارد كنند. در کل می‌توان گفت جسمی که الکترون بگیرد (بار منفی) و جسمی که الکترون از دست بدهد (بار مثبت) پیدا می‌کند.

دو نوع بار الکتریکی مثبت و منفی وجود دارد. این دو نوع بار الکتریکی توسط دانشمند آمریکایی بنیامین فرانکلین، بار مثبت و بار منفی نام گذاری شد. این بارها زمانی که در یک جسم تعدادشان با هم برابر باشند، به معنای خنثی بودن آن جسم است و جمع جبری بارهای جسم صفر می‌باشد.

مثال مربوط به بار الکتریکی 

به هم پیوستن اتم‌ها به هم و ایجاد مولکول، آذرخش، درخشش لامپ‌های کوچک، بالا رفتن یک مارمولک از دیوار، پیام‌های عصبی در اعصاب و … همگی منشاء الکتریکی دارند.

یادآوری ساختار اتم

هر اتم از یک بخش مرکزی بسیار کوچک به نام هسته شامل پروتون که بار مثبت و نوترون که بدون بار است و الکترون‌ها که با بار منفی به دور هسته می‌چرخند. مثل گردش سیارات به دور خورشید.

در هر اتم، تعداد پروتون‌ها و الکترون‌ها با هم برابر‌اند. اندازه بار الکترون و پروتون با هم برابر ولی نوع آن‌ها منفی و مثبت است. پس جمع جبری بار آن‌ها صفر می‌شود، و یک اتم در حالت عادی خنثی است. در واقع مفهوم بار الکتریکی در اجسام چیزی جز افزایش یا کاهش الکترون یا پروتون در اجسام نیست.

توجه داشته باشید که پروتون‌ها به راحتی در اثر مالش از اتم جدا نمی‌شوند چون در اتم در فضای کوچک تحت کنترل هسته هستند و از طرفی جرم آن 2000 برابر جرم الکترون است و نمی‌تواننددر باردار شدن اجسام به روش مالشی نقش داشته باشند.

نمونه مثل آذرخشی که به آنتن برج میلاد برخورد کرده است حدود 10 C بار دارد و این موضوع نشان‌دهنده بزرگ بودن یکای کولن است.

نمونه موقع شانه کردن موهایتان با یک شانه پلاستیکی، بارهای منتقل شده از مرتبه نانوکولن (1nC) است.

اگر بخواهیم روش‌های باردار کردن اجسام را بگوییم باید گفت که اجسام به سه روش باردار می‌شوند.

روش‌های ایجاد بار الکتریکی در فصل اول فیزیک یازدهم

ما در فصل اول فیزیک یازدهم یاد خواهیم گرفت که برای ایجاد بار الکتریکی سه روش: مالش، تماس و القا وجود دارد. پس در پاسخ به این سوال که سه روش باردار شدن اجسام  که در فصل یک فیزیک یازدهم است را نام ببرید می‌توانید در پاسخ این سه روش ذکر شده را نام ببرید در داخل تصویر زیر می‌توانید هر کدام از این روش‌ها را مشاهده کنید. در ادامه هم هر کدام از روش‌های ایجاد بار الکتریکی را که در فصل اول است را یاد خواهید گرفت.

روش ایجاد بار الکتریکی فصل اول فیزیک یازدهم

آموزش باردار کردن اجسام به روش مالش

از این روش برای باردار کردن اجسام نارسانا استفاده می‌کنند. در اثر مالش دو جسم خنثی به یکدیگر دو بار الکتریکی هم اندازه با علامت مخالف تولید می‌شود.
یک جسم که الکترون از دست می‌دهد بار آن مثبت و جسمی که الکترون اضافی دریافت می‌کند بار آن منفی می‌شود. نوع باری که دو جسم مختلف بر اثر مالش پیدا می‌کنند، به جنس آنها بستگی دارد. همان طور که در کتاب علوم تجربی پایهٔ هشتم خود دیدید باردار بودن یک جسم و نوع بار آن را می‌توانیم با الکتروسکوپ (برق نما) تعیین کنیم.

جدول سری الکتریسیته مالشی (تریبوالکتریک)

شماره صفحه نوشته شود. این جدول میزان الکترون‌ خواهی مواد را نشان می‌دهد. در جدول زیر هر جسمی که پایین‌تر باشد، الکترون دوست‌تر است، پس اگر جسمی مثل کاغذ با اجسام بالاتر مثل نایلون مالش داده شود، از آن الکترون می‌گیرد و اگر با اجسام پایین‌تر مثل تفلون مالش داده شود، به آن الکترون می‌دهد.

جدول تریبوالکتریک فیزیک یازدهم

برای درک بهتر این موضوع می‌توانید به چند مثال زیر توجه فرمایید. این موارد را به خاطر بسپارید.

  • اگر یک میله پلاستیکی را با یک پارچه پشمی که هر دوی آن‌ها بدون بار هستند مالش دهیم، میله پلاستیکی دارای بار منفی و پارچه پشمی دارای بار مثبت می‌شود.
  • اگر یک میله شیشه‌ای را با یک پارچه کتان که هر دو بدون بار هستند، مالش دهیم میله شیشه‌ای دارای بار مثبت و پارچه کتان دارای بار منفی می‌شود.

آموزش باردار کردن اجسام به روش تماس

قبل از بررسی این روش باید سه مفهوم الکترون آزاد، رسانا و نارسانا را یادتان بیاورم.

الکترون آزاد: الکترون‌هایی که وابستگی بسیار کمی به هسته اتم دارند و به راحتی می‌توانند در ماده حرکت کنند. الکترون‌های آزاد عامل انتقال بار الکتریکی هستند.

رسانا: در بعضی از مواد مثل مس، تعداد زیادی الکترون آزاد وجود دارد. به همین دلیل بار الکتریکی به راحتی می‌تواند در آن‌ها منتقل شود. به این نوع مواد رسانا گفته می‌شود.

نارسانا: موادی مثل شیشه، چوب و .. که الکترون‌های آن‌ها نمی‌توانند آزادانه حرکت کنند و در نتیجه نمی‌توانند بار الکتریکی را از خود عبور دهند نارسانا می‌گویند.

از روش تماس برای باردار کردن اجسام رسانا استفاده می‌شود. در این روش تماس که معمولا برای رساناها استفاده می‌شود، با تماس یک جسم باردار به جسم خنثی، جسم خنثی را باردار می‌کنیم.

برای نمونه می‌توان اشاره کرد به وقتی یک میله رسانا با بار الکتریکی مثبت را به یک کره رسانا خنثی تماس دهیم، پس از تماس از بارهای مثبت میله به کره منتقل می‌شود و هر دو جسم دارای بار الکتریکی مثبت می‌شوند.

باردار کردن اجسام به روش تماس

  1.  اگر شعاع دو کره رسانا برابر باشد، بار هر کدام از آن‌ها پس از تماس، برابر میانگین بار اولیه آن‌ها خواهد بود.
  2. اگر یک رسانای باردار با زمین تماس برقرار کند، بار رسانا تخلیه می‌شود، زمین یک خنثی کننده بزرگ است.

آموزش انتقال بار الکتریکی به روش القا

در الکتریسیته روشی که کره‌های فلزی بدون تماس با یک جسم باردار، باردار می‌شوند، القای بار الکتریکی می‌گویند. برای اینکه شما این روش را در حالت‌های مختلف یاد بگیرید، آن‌ها را به صورت دسته‌بندی در اختیارتان می‌گذارم. اما قبل آن به نکته زیر توجه کنید:

نکته مهم: زمین منبع بار الکتریکی است، یعنی هر چقدر از آن بار گرفته شود و یا به آن بار اضافه کنیم، مشکلی با آن ندارد. پس اگر جسم رسانای بارداری را با سیم به زمین وصل کنیم و یا با زمین تماس دهیم، بار آن تخلیه می‌شود.

آموزش ایجاد بار الکتریکی در یک رسانا به روش القا

  1. میله‌ای با بار مثبت به یک کره فلزی خنثی که روی یک پایه عایقی قرار دارد، نزدیک می‌کنیم. این کار سبب می‌شود، الکترون‌های کره که بار منفی دارند‌، توسط میله جذب شوند. این کار باعث می‌شود که یک طرف کره بار مثبت و یک طرف آن بار منفی القا بشود.
  2. مدت زمان کوتاهی کره را به زمین وصل می‌کنیم و به خاطر حضور میله با بار مثبت، الکترون‌ها از زمین جذب رسانا می‌شوند و این موضوع باعث می‌شود تعداد الکترون‌های رسانا از پروتون‌های آن بیشتر شود، پس جسم بار منفی پیدا می‌کند.
  3. اول اتصال کره با زمین را قطع می‌کنیم و سپس میله را دور می‌کنیم. اکنون یک کره رسانای باردار داریم.

ایجاد بار الکتریکی در یک رسانا به روش القا

آموزش ایجاد بار الکتریکی ناهم نام روی دو رسانا به روش القا

  1. مثل شکل (1) دو کره فلزی خنثی را که روی پایخ عایق قرار دارند، در تماس با هم قرار می‌دهیم.
  2. میله‌ای را با بار مثبت به کره A نزدیک و در شکل (2). در نتیجه الکترون‌های آزاد کره‌ها به طرف میله جذب می‌شوند، پس تعداد الکترون‌های آزاد در کره B کم شده و بار خالص آن مثبت می‌شود و کره A بار خالص منفی پیدا می‌کند.
  3. همانند آنچه در شکل (3) مشاهده می‌کنید، در حضور میله، کره‌ها را جدا می‌کنیم.
  4. اگر مثل شکل (4) میله را برداریم، بارها روی دو کره پخش می‌شوند.

ایجاد بار الکتریکی ناهم‌نام روی دو رسانا به روش القا

الکتروسکوپ یا برق‌نما | فیزیک یازدهم درس یک

این شکل ساختمان یک الکتروسکوپ را نشان می‌دهد. الکتروسکوپ دارای 2 تیغه است که یکی ثابت و دیگری متحرک است. وقتی الکتروسکوپ بدون بار است، تیغه‎‌های آن کاملا به هم نزدیک هستند، اما وقتی که الکتروسکوپ باردار می‌شود، تیغه‌های آن از هم دور می‌شوند.

الکتروسکوپ یا برق‌نما

باردار کردن الکتروسکوپ

باردار کردن الکتروسکوپ به دو روش تماس و القا انجام می‌شود.

روش تماس: اگر یک میله باردار را به کلاهک یک الکتروسکوپ تماس دهیم، الکتروسکوپ باردار می‌شود. در این روش بار الکتروسکوپ نیز هم‌نام بار میله خواهد بود. مثلا در شکل زیر پس از تماس میله منفی با کلاهک الکتروسکوپ، بار الکتروسکوپ منفی می‌شود.

باردار کردن الکتروسکوپ

 روش القا: مثل شکل (1) یک میله باردار را به کلاهک الکتروسکوپ خنثی نزدیک می‌کنیم اما تماس نمی‌دهیم. با این کار الکترون‌ها می‌خواهند در بیشترین فاصله از میله قرار بگیرند، پس به سمت ورقه‌های الکتروسکوپ حرکت می‌کنند و ورقه‌ها از هم دور می‌شوند.

سپس مثل شکل (2) در حالی که میله هنوز نزدیک به کلاهک است، برای چند لحظه کلاهک را با یک سیم به زمین وصل می‌کنیم. با این کار الکترون‌های آزاد به سمت زمین حرکت می‌کنند.
با خارج شدن بارهای منفی از روی ورقه‌ها، ورقه‌ها به هم نزدیک می‌شوند. با این کار، تعداد الکترون‌های روی کلاهک و ورقه‌ها نسبت به تعداد پروتون‌ها کاهش می‌یابد. بعد سیم را قطع می‌کنیم و با این کار الکتروسکوپ باردار شده و بار آن مخالف بار میله خواهد بود.

باردار کردن الکتروسکوپ به روش القا

کاربردهای الکتروسکوپ

با الکتروسکوپ می‌توان سه مورد زیر را تعیین کرد:

  1. نوع بار جسم باردار
  2. باردار بودن یا نبودن جسم
  3. رسانا یا نارسانا بودن جسم

تشخیص وجود بار الکتریکی در یک جسم

جسم مورد نظرمان را به کلاهک یک الکتروسکوپ خنثی نزدیک می‌کنیم. اگر مثل شکل، با نزدیک کردن جسم، تیغه متحرک از تیغه ثابت فاصله بگیرد، جسم باردار است. دلیل این اتفاق، رفتن بارهای هم‌نام با بار جسم از کلاهک به تیغه ثابت و تیغه متحرک است. چون بار تیغه ثابت و تیغه متحرک هم‌نام می‌شود، این یکدیگر را می‌رانند. اگر جسم خنثی باشد، اتفاقی رخ نمی‌دهد و ورقه‌ها ثابت می‌مانند.

تشخیص وجود بار الکتریکی در یک جسم

تشخیص نوع بار یک جسم توسط الکتروسکوپ

  1. نوع بار یک جسم را می‌توان به کمک الکتروسکوپی که از قبل بار معینی به آن داده شده، مشخص کرد. برای این کار کافی است جسم را به آرامی به الکتروسکوپ نزدیک کنیم. اگر بار جسم موافق الکتروسکوپ باشد، میزان انحراف برگه‌ها بیشتر از قبل می‌شود.
  2. اگر بار جسم و الکتروسکوپ مخالف هم باشند، فاصله‌ برگه‌ها از یکدیگر کاهش می‌یابد و هر چه‌قدر میزان بار القایی در الکتروسکوپ بیشتر باشد، برگه‌ها به هم نزدیک‌تر می‌شوند، تا جایی که ممکن استکاملا به هم بچسبند، در ادامه هم با کسب باری مخالف بار اولیه خود، مجددا از هم دور شوند.

تشخیص رسانا یا نارسانا بودن یک جسم

برای تشخیص رسانا یا نارسانا بودن یک جسم، کافی است جسم مورد نظر را در دستمان (بدون دستکش) بگیریم و سر دیگر آن را به کلاهک الکتروسکوپ باردار تماس دهیم. اگر جسم مورد نظر رسانا باشد، برگه‌های الکتروسکوپ به هم می‌چسبند، چون که بار الکتریکی از طریق جسم و بدن ما به زمین منتقل و الکتروسکوپ خنثی می‌شود.

آموزش یکای بار الکتریکی|فیزیک یازدهم فصل 1

بار الکتریکی که آن را با q یا Q نشان می‌دهیم، و مانند کمیت‌های فیزیکی دیگر یکا دارد. این یکا در SI کولن نامیده می‌شود و آن را با C نشان می‌دهند. این یکای کولن یکای بسیار بزرگی است و به همین خاطر بیشتر بارهایی که ما با آن‌ها سروکار داریم، در حدود میکروکولن و نانوکولن است.

به عنوان نمونه برای درک کامل از یکای بار الکتریکی این موارد ذکر شده را به خاطر بسپارید.

بار الکتریکی انتقال یافته آذرخش به زمین حدود 10C است یا موقع شانه کردن موهایتان با یک شانه پلاستیکی، بارهای منتقل شده از مرتبه نانوکولن (1nC) است.

بار بنیادی یعنی چه؟

کمترین مقدار بار الکتریکی مربوط به الکترون و پروتون است که آن را با e نشان می‌دهند و بار بنیادی می‌گویند. پس بار پروتون و نوترون و پروتون برابر است با:

مقدار بار اجسام یعنی اگر جسمی به تعداد n تا الکترون از دست بدهد و یا بگیرد مقدار بار الکتریکی آن برابر است با:

بار بنیادی و بار الکتریکی اجسام

پایستگی بار الکتریکی یعنی چه؟

یعنی بار خود به خود به وجود نمی‌آید و و از بین نمی‌رود و فقط از یک جسم به جسم دیگر منتقل می‌شود. و دو اصل بار الکتریکی عبارت‌اند از:

  • کوانتیده بودن
  • پایستگی بار

اصل کوانتیده بودن بار الکتریکی فیزیک یازدهم فصل یک

بار کوانتیده است، یعنی گسسته است. مثلا تعداد خودکارهای شما کوانتیده است یعنی می‌توانید دانه به دانه آن‌ها را بشمارید. در واقع کوانتیده بودن در مقابل پیوسته بودن است، مثلا زمان پیوسته است و شما نمی‌توانید آن را دانه به دانه بشمارید.
کوانتوم در لغت به معنی گسسته، مجزا و یا دانه‌ای بودن است. مقدار بار الکتریکی یک جسم همواره به تعداد الکترون‌هایی که جسم می‌گیرد و یا از دست می‌دهد وابسته است. مثل جمعیت انسان‌ها که یک کمیت کوانتمی است.

اصل کوانتیده بودن بار: همیشه بار الکتریکی مشاهده شده در اجسام، مضرب صحیحی از بار بنیادی (e)  است. و از این مطالب می‌توان فهمید که اندازه کوچک‌ترین باری که می‌تواند به طور مستقل وجود داشته باشد، برابر با بار بنیادی یعنی 1e است.

اصل پایستگی بار الکتریکی فیزیک یازدهم فصل 1

اصل پایستگی بار الکتریکی یعنی مجموع جبری بارهای الکتریکی اجسام در یک دستگاه منزوی همواره پایسته یا ثابت است. یعنی بار می‌تواند از جسمی به جسم دیگر منتقل شود ولی هرگز امکان تولید و نابودی یک بار الکتریکی خالص وجود ندارد.

آموزش قانون کولن فصل یک فیزیک یازدهم

اگر دو بار نقطه‌ای q1 و q2 به فاصله r از یکدیگر قرار بگیرند، و یا وقتی دو ذره یا دو بار نقطه‌ای در راستای خط واصل به همدیگر نیروی الکتریکی وارد می‌کنند که این نیرو با حاصل ضرب بارها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله نسبت وارون دارد.

آموزش قانون کولن فیزیک یازدهم

در رابطه فوق: q1، q2 بر حسب کولن (C)، r بر حسب متر (m)، و F بر حسب نیوتن (N) است.

طبق قانون سوم نیوتن نیرویی که بار اول به دوم وارد می‌کند، با نیرویی که بار دوم به اول وارد می‌کند از نظر اندازه برابر ولی در جهت مخالف یکدیگراند.

نکته مهم: نیروهای الکتریکی بین دو ذره باردار هم اندازه، هم راستا و در خلاف جهت یکدیگراند.

رابطه مقایسه‌ای قانون کولن فیزیک یازدهم

رابطه مقایسه‌ای قانون کولن در حالت کلی مقدار بارها:

رابطه مقایسه‌ای قانون کولن فیزیک یازدهم

مقدار K برابر است با:

مقدار k فیزیک یازدهم درس یک

در جواب به این سوال که مقدار K به چه عواملی بستگی دارد؟ باید گفت که:

  1. سیستم یکای کمیت‌ها
  2. جنس محیط بین دو بار و این موضوع نشان می‌دهد که با تغییر محیط بین دو بار، نیزوی بین دو بار الکتریکی تغییر می‌کند.

نکته تستی فصل اول فیزیک یازدهم | (فرمول 90)

هرگاه q1، q2 بر حسب میکرو کولن و r بر حسب سانتی‌متر باشد، فرمول نیروی بین دو بار پس از ساده کردن به صورت زیر می‌باشد:

فرمول تستی 90 فیزیک یازدهم

برآیند نیروهای الکتریکی چیست؟

در برآیند نیروهای الکتریکی ممکن است یک ذره در فضایی قرار بگیرد که چند بار الکتریکی دیگر هم موجود باشند. در این صورت نیروهای الکتریکی وارد بر ذره باردار برابر برآیند نیروهایی است که هر یک از بارها در غیاب بارهای دیگر به آن ذره وارد می‌کنند و به آن اصل برهم نهی نیروهای الکتروستاتیکی گویند. پس در شکل زیر برآیند نیروهای وارد بر بار q1 برابر است با:

برایند نیروهای الکتریکی فیزیک یازدهم درس 1

نکات لازم برای حل تست‌های برایند نیروهای الکتریکی

در ابتدا نیروی الکتریکی وارد بر بارهایی را بررسی می‌کنیم که روی یک خط راست قرار دارند. بنابراین، نیروهای الکتریکی وارد بر هر بار در یک راستا هستند و برای محاسبه بزرگی برآیند این نیروها، ا آن‌ها را با هم جمع و یا از هم کم می‌کنیم.

فرض کنید دو بار هم نام در فاصله معینی از یکدیگر قرار دارند و از شما خواسته‌اند نقطه‌ای را مشخص کنید که در آن نقطه، برآیند نیروهای الکتریکی وارد بر بار دلخواه صفر شود و آن نقطه به حال تعادل قرار بگیرد. شرط این که این نقطه به حال تعادل قرار بگیرد این است که دو نیروی هم ‌اندازه و در خلاف جهت به آن وارد شود. پس نتیجه می‌گیریم در فضایی که فقط دو بار نقطه‌ای هم نام حضور دارند، نقطه‌ای بین دو بار و روی پاره‌خط واصل آن و نزدیک‌تر به بار کوچک‌تر وجود دارد که نیروی الکتریکی وارد بر هر باری که در آن نقطه قرار بگیرد، صفر می‌شود.

در فضایی که فقط دو بار نقطه‌ای غیر هم‌نام حضور دارند، نقطه‌ای خارج از فاصله بین دو بار و در امتداد خط واصل آن‌ها و نزدیک‌تر به بار کوچک‌تر وجود دارد که نیروی الکتریکی وارد بر هر باری که در آن نقطه قرار بگیرد، صفر می‌شود.

اگر دو نیرو در یک جهت باشند:

برایند دو نیروی هم جهت درس یک فیزیک 11

دو نیرو خلاف جهت هم باشند:

برایند دو نیرو خلاف جهت یکدیگر

اگر دو نیرو با هم زاویه بسازند:

دو نیرو با هم زاویه بسازند

نکته: اگر بیشتر از یک بردار در دستگاه مختصات وجود داشته باشد، هر کدام را تجزیه نموده و مجموع آن‌ها را در راستای x و y به طور جداگانه حساب می‌کنیم و سپس نمودار برآیند را به دست می‌آوریم.

صفر شدن برآیند نیروهای وارد بر یک ذره باردار یا بار آزمون هنگامی که در یک راستا قرار دارند:

  1. فرض کنید اگر دو بار الکتریکی در فاصله معینی از هم قرار دارند و بخواهیم بار سومی را در راستای خط واصل آن دو در فاصله معینی قرار دهیم. ثابت می‌شود که به اندازه و نوع بار بستگی ندارد
  2. اگر دو بار هم علامت باشند، نیروی برآیند وارد بر بار سوم بین دو بار و نزدیک بار کوچک‌تر صفر است. اگر  x فاصله بار سوم از بار کوچک‌تر باشد در این حالت از این رابطه مقدار x به دست می‌آید.
  3. همچنین اگر دو بار هم علامت مخالف باشند نیروی برآیند، خارج دوبار و نزدیک بار کوچک‌تر صفر است. اگر x فاصله بار سوم از بار کوچک‌تر باشد، x از این رابطه به دست می‌آید.

صفر شدن برایند نیروها در یک راستا

میدان الکتریکی فیزیک یازدهم درس 1

هر بار الکتریکی در فضای اطراف خود خاصیتی ایجاد می‌کند که به موجب آن به بارهای دیگر موجود در آن فضا نیرو وارد می‌کند. برای توصیف این خاصیت فضا، از کمیت برداری به نام میدان الکتریکی استفاده می‌کنیم.

  • میدان الکتریکی حاصل از سیم‌کشی داخل منازل 
  • میدان الکتریکی در سطح هسته اورانیوم

برای محاسبه میدان الکتریکی در هر نقطه، بار مثبت بسیار کوچک که معروف به بار آزمون هست را در آن نقطه قرار می‌دهیم.

بار آزمون:
بار الکتریکی کوچکی که برای سنجش کمیت‌های الکتریکی مثل میدان الکتریکی و … به محل آورده می‌شود.

بردار میدان الکتریکی حاصل تقسیم نیروی الکتریکی وارد بر با آزمون بر اندازه بار آزمون است. همچنین برای محاسبه بزرگی میدان ناشی از بار q در فاصله r از آن از رابطه زیر به سدت می‌آید، و طبق رابطه زیر یکای میدان الکتریکی در SI نیوتن بر کولن است.

محاسبه بزرگی میدان الکتریکی

طبق فرمول بالا، بزرگی میدان الکتریکی حاصل از بار q در فاصله r از آن، فقط به اندازه بار q (یعنی بار مولد میدان) بستگی دارد و به اندازه بار آزمون بستگی ندارد.

منظور از میدان الکتریکی یکنواخت، میدانی است که اندازه و جهت آن در همه نقاط فضا یکسان باشد.

طبق رابطه بالا اگر بزرگی میدان الکتریکی ناشی از بارهای دو نیرو در دو فاصله از آن‌ها باشد داریم:

بزرگی میدان الکتریکی ناشی از دو نیرو در دو فاصله

برایند میدان‌های الکتریکی

میدان الکتریکی حاصل از چند بار الکتریکی در یک نقطه، برابر جمع برداری میدان‌هایی است که هر بار در نبود سایر بارها در آن نقطه ایجاد می‌کند.

برای رسم برایندهای میدان‌های الکتریکی حاصل از دو بار الکتریکی در نقطه‌ای که در راستای بارها قرار ندارد، بزرگی بردارها را با توجه به بزرگی میدان‌ها رسم می‌کنیم. اگر بردارها هم اندازه باشند، بردار برایند نیمساز زاویه بین آن‌ها است. در غیر این صورت، میدان الکتریکی برایند به میدان بزرگ‌تر متمایل می‌شود و زاویه کوچک‌تری با آن می‌سازد.

بزرگی برایند دو میدان الکتریکی غیر هم راستا را در یک حالت خاص باید بتوانید حساب کنید و آن حالت زمانی است که دو میدان بر هم عمودند و بزرگی برایند آن‌ها از رابطه فیثاغورس به دست می‌آید.

جهت میدان الکتریکی فصل 1 فیزیک یازدهم

برای به دست آوردن قاعده‌ای در مورد جهت میدان الکتریکی از این رابطه به دست می‌آید و جهت میدان را مشخص می‌کنیم.

جهت میدان الکتریکی درس یک فیزیک یازدهم

توجه به عکس بالا به این نتیجه می‌رسیم که جهت میدان الکتریکی در هر نقطه هم جهت با نیرویی است که بر بار الکتریکی مثبت وارد می‌شود و در خلاف جهت نیرویی است که بر بار الکتریکی منفی وارد می‌شود.

و برای بارهای مثبت جهت میدان در هر نقطه در راستای خط واصل به آن همواره در جهت دور شدن از آن‌ها ولی برای بارهای منفی همواره در جهت وارد شدن به آن‌ها است.

خطوط میدان الکتریکی |فیزیک یازدهم فصل 1

برای نمایش میدان الکتریکی در ناحیه‌ای از فضا، یک سری خطوط فرضی جهت‌دار به نام خطوط میدان الکتریکی استفاده می‌کنیم. این خطوط دارای ویژگی‌هایی از قبیل:

  1. خط میدانی که از هر نقطه عبور می‌کند، هم جهت با نیروی وارد بر بار آزمون (مثبت) فرضی قرار گرفته در آن نقطه است. پس خطوط میدان از بار مثبت خارج و به بار منفی وارد می‌شود.
  2. بردار میدان الکتریکی در هر نقطه، مماس بر خط میدانی است که از آن نقطه می‌گذرد و با آن خط میدان، هم جهت است.
  3. تراکم خطوط میدان متناسب با بزرگی میدان است، پس هر چه میدان الکتریکی در یک ناحیه بزرگ‌تر باشد، خطوط میدان در آن ناحیه به هم نزدیک‌ترند.
  4. خطوط میدان یکدیگر را قطع نمی‌کنند و از هر نقطه فقط یک خط میدان عبور می‌کند.
  5. میدان الکتریکی بین دو صفحه رسانای موازی با بارهای هم‌اندازه و ناهم‌نام، به جز در نزدیکی لبه‌های دو صفحه، به صورت یک نواخت است. در یک میدان الکتریکی یکنواخت، خطوط میدان هم‌جهت‌اند و فاصله خطوط مجاور از یکدیگر یکسان است.

خطوط میدان الکتریکی یکنواخت

هر گاه بزرگی و جهت میدان در هر نقطه از فضا ثابت باشد، میدان یکنواخت است و خطوط میدان یکنواخت موازی، هم جهت و به فاصله یکسان از هم هستند. برای ایجاد چنین خطوطی از دو صفحه رسانای پهن دارای بار مخالف استفاده می‌شود که موازی یکدیگر قرار می‌گیرند.

نیروی الکتریکی وارد بر بار الکتریکی از طرف میدان الکتریکی

اگر بار الکتریکی در یک میدان الکتریکی ناشی از بارهای دیگر قرار گیرد، از طرف میدان به آن نیرو وارد می‌شود، که از رابطه زیر به دست می‌آید و بزرگی این نیرو از رابطه موجود در تصویر زیر به دست می‌آید و جهت آن بستگی به نوع بار دارد. یعنی اگر q مثبت باشد نیرو هم جهت با میدان و اگر q منفی باشد نیرو در خلاف جهت میدان است.

نیروی الکتریکی وارد بر بار الکتریکی از طرف میدان الکتریکی

کار نیروی الکتریکی فیزیک یازدهم فصل 1

فرض کنید ذره‌ای با بار الکتریکی q در میدان الکتریکی E به اندازه d جابه‌جا شده است. نیروی الکتریکی وارد بر بار برابر است با:

کار نیروی الکتریکی فیزیک یازدهم درس یک

  1. اگر نیروی الکتریکی و جابه‌جایی با یکدیگر زاویه حاده بسازند، کار نیروی الکتریکی مثبت است.
  2. اگر نیروی الکتریکی و جابه‌جایی با یکدیگر زاویه منفرجه بسازند، کار نیروی الکتریکی منفی است.
  3. اگر بار در جهت عمود بر نیروی الکتریکی جابه‌جا شود، نیروی الکتریکی کاری روی بار انجام نمی‌دهد.
  4. طبق قضیه کار – انرژی جنبشی، کار کل انجام شده روی یک جسم برابر تغییر انرژی جنبشی آن است، ولی اگر فقط نیروی الکتریکی به  بار وارد شود آن‌گاه طبق رابطه زیر داریم:

نیروی الکتریکی به بار وارد شود

اگر علاوه بر نیروی الکتریکی، نیروهای دیگری مثل وزن و نیروی خارجی F به جسم وارد شود، می‌توان از رابطه آخر که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید استفاده کرد.

مولد وان‌ دوگراف

وسیله‌ای است که در آزمایشگاه‌های فیزیک از آن برای تولید ولتاژه‌های زیاد و انبارش بار الکتریکی استفاده می‌شود. اساس کار این مولد مالش میله‌ای از جنس پلی‌تن و پر سپکس توسط یک تسمه لاستیکی است. در اثر مالش، بار الکتریکی در غلتک‌ها جمع و از طریقی نوعی شانه فلزی به کلاهک مولد منتقل می‌شود. نوع بار جمع شده در کلاهک به  جنس و ترتیب غلتک‌ها بستگی دارد.

مولد واندوگراف

مقدمه انرژی پتانسیل الکتریکی

هر گاه دو بار الکتریکی در کنار یکدیگر قرار داشته باشند، مجموعه آن‌ها دارای انرژی پتانسیل الکتریکی است، که اگر شایط فراهم باشد می‌تواند به انرژی جنبشی تبدیل شود.
رابطه تغییر انرژی پتانسیل گرانشی و کار نیروی گرانشی: نیروی گرانشی (نیروی وزن) وارد بر اجسام به سمت پایین است و به همین دلیل اجسام به طور طبیعی به سمت زمین سقوط می‌کنند. اگر جسمی را در خلاف جهت میل طبیعی حرکت آن (یعنی خلاف جهت نیروی وزن) به سمت بالا حرکت دهیم، انرژی پتانسیل گرانشی آن افزایش می‌یابد.

در شکل زیر کار نیروی وزن در جابه‌جایی جسم از A تا B برابر است با:

کار نیروی وزن در جابه‌جایی جسم

نکات لازم برای حل سوالات انرژی پتانسیل الکتریکی

  • اگر بار الکتریکی در جهت نیروی الکتریکی وارد بر آن جابه‌جا شود، کار نیروی الکتریکی مثبت است و انرژی پتانسیل الکتریکی بار کاهش می‌یابد.
  • اگر بار در خلاف جهت نیروی الکتریکی وارد بر آن حرکت کند، کار نیروی الکتریکی منفی است و انرژی پتانسیل الکتریکی بار افزایش می‌یابد.

نکات لازم برای حل سوالات پتانسیل الکتریکی فیزیک یازدهم درس یک

اختلاف پتانسیل الکتریکی فیزیک یازدهم

طبق رابطه زیر تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی یک ذره باردار، به اندازه بار ذره بستگی دارد. مثلا اگر بار ذره دو برابر شود، تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی  به بار ذره، مستقل از اندازه و نوع با است که به این نسبت اختلاف پتانسیل الکتریکی گویند.

ولت: یکای اختلاف پتانسیل الکتریکی در SI (ژول بر کولن یا ولت) است.

اختلاف پتانسیل الکتریکی فیزیک یازدهم

نکات لازم برای حل تست‌های مربوط به اختلاف پتانسیل الکتریکی

  • اختلاف پتانسیل الکتریکی خاصیتی از فضا است و هر چه اختلاف پتانسیل بین دو نقطه بیشتر باشد، انرژی پتانسیل یک بار معین هنگام جابه‌جایی بین آن دو نقطه بیشتر تغییر می‌کند.
  • رابطه نوشته شده در تصویر بالا جزء معدود روابطی است که هنگام استفاده از آن حتما باید علامت q را لحاظ کنید.
  • در تصویر زیر نحوه محاسبه رابطه‌ها را به خاطر بسپارید. در شرایطی که تنها نیروی وارد بر بار، نیروی الکتریکی است، انرژی مکانیکی بار پایسته می‌ماند و جمع جبری تغییر انرژی پتانسیل و تغییر انرژی جنبشی بار، صفر است.

نکات لازم برای حل تست‌های اختلاف پتانسیل الکتریکی

برای اینکه بتوان پتانسیل الکتریکی را برای یک نقطه تعریف کرد، یک نقطه دلخواه را به عنوان مرجع پتانسیل الکتریکی انتخاب و پتانسیل الکتریکی و انرژی پتانسیل الکتریکی بار در آن نقطه را صفر در نظر می‌گیریم. به این نقطه اصطلاحا نقطه زمین گویند. با این تعریف، پتانسیل هر نقطه برابر اختلاف پتانسیل آن نقطه با نقطه زمین خواهد بود. پس پتانسیل الکتریکی نقطه‌ای از رابطه زیر به دست می‌آید:

پتانسیل الکتریکی نقطه‌ای

رابطه اختلاف پتانسیل الکتریکی و میدان الکتریکی

در شکل زیر بار مثبتی از نقطه A تا B جابه‌جا می‌شود. کار نیروی وارد بر بار برابر است با:

رابطه اختلاف پتانسیل الکتریکی و میدان الکتریکی فیزیک یازدهم

تغییر انرژی پتانسیل بار و اختلاف پتانسیل بین دو نقطه A و B:

تغییر انرژی پتانسیل بار و اختلاف پتانسیل بین دو نقطه

اختلاف پتانسیل الکتریکی، عامل شارش بار الکتریکی

مسیر حرکت طبیعی بار:
وقتی یک بار نقطه‌ای مثبت و یک بار نقطه‌ای منفی را در میدان الکتریکی یکنواختی رها کنیم، بار مثبت در جهت میدان الکتریکی و به سمت پتانسیل‌های کم‌تر و بار منفی در خلاف جهت میدانبه سمت پتانسیل‌های بالاتر راهی می‌شود.

عامل شارش بار الکتریکی:
اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه در یک رسانا باعث شارش بار الکتریکی بین آن دو نقطه می‌شود و شارش بار در یک رسانا تا زمانی ادامه دارد که پتانسیل الکتریکی همه نقاط رسانا برقرار شود.

نکات مهم حل سوالات مربوط به اختلاف پتانسیل الکتریکی

برای مقایسه پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه، اگر فرضی آن دو نقطه را با یک سیم به هم  وصل کنیم، الکترون‌های موجود در سیم از پتانسیل کم‌تر به پتانسیل بیشتر منتقل می‌شوند ( بارهای مثبت از پتانسیل زیاد به کم شارش می‌یابند) و دوم اینکه اگر بارها در داخل یک رسانا حرکت نکنند و اصطلاحا بارها در تعادل الکترواستاتیکی باشند، تمام نقاط آن رسانا هم پتانسیل‌اند.

برای تعیین علامت پتانسیل الکتریکی یک نقطه، نیاز به یک مرجع پتانسیل داریم. اگر زمین را مبدا پتانسیل در نظر بگیریم و به آن پتانسیل صفر را نسبت دهیم، علامت پتانسیل جسمی با بار مثبت، بزرگ‌تر از صفر و علامت پتانسیل جسمی با بار منفی، کوچک‌تر از صفر است.

برایند میدان‌های الکتریکی

میدان الکتریکی داخل رسانا:

اگر یک رسانا را در داخل یک میدان الکتریکی قرار دهیم، الکترون‌های آزاد رسانا تحت تاثیر نیروی حاصل از میدان الکتریکی به حرکت درمی‌آیند تا به سطح فلز می‌رسند. در سطح دیگر فلز، کمبود الکترون ایجاد می‌شود و بارهای مثبت و منفی در دو سر رسانا القا می‌شود. بارهای القا شده نیز به نوبه خود یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند که تمایل دارد میدان الکتریکی خارجی را از بین ببرد.

در شکل زیر توزیع بارهای القایی در دو سوی فلز (که به آن جریان داخلی رسانا گفته می‌شود) تا زمانی که میدان الکتریکی حاصل از بارها، میدان الکتریکی حاصل از این بارها، میدان الکتریکی خارجی را در داخل رسانا خنثی کند، ادامه می‌یابد. سراجام میدان الکتریکی داخل رسانا صفر و جریان بارها متوقف می‌شود. اصطلاحا در این شرایط می‌گوییم بارها در تعادل الکتروستاتیکی قرار دارند.

میدان الکتریکی داخل رسانا فیزیک یازدهم

توجه کنید اگر میدان الکتریکی داخل رسانا صفر نباشد، این میدان به الکترون‌های آزاد نیرو وارد می‌کند و این الکترون‌ها به حرکت خود ادامه می‌دهند. از آن‌جا که چنین جریانی داخل رسانا وجود ندارد، میدان داخل رسانا صفر است.

در حالت تعادل الکترواستاتیکی، میدان الکتریکی در داخل رساناها برابر صفر است.

نحوه توزیع بار

بار الکتریکی بر سطح خارجی اجسام رسانای متقارن (مثل کره) به طور یکنواخت پخش می‌شود. پس تراکم بار الکتریکی در تمام نقاط کره رسانا یکسان است، اما در اجسام نامتقارن، توزیع بار الکتریکی بر سطح جسم رسانا یکنواخت نیست، و تراکم بارها در نقاط برآمده و نوک‌تیز بیشتر است.

خازن | بانک بار الکتریکی

مهم‌ترین نقش خازن:
 وسیله‌ای برای ذخیره‌سازی بار و انرژی الکتریکی است. مثلا باتری‌های یک دوربین با باردار کردن یک خازن، انرژی را در خازن فلاش دوربین ذخیره می‌کنند.

ساختمان خازن:
 خازن از دو صفحه رسانا تشکیل شده که توسط یک نارسانا (مثل هوا) از هم جدا شده‌اند. به عایق به کار رفته در بین صفحه‌های خازن دی‌الکتریک می‌گویند.

انواع خازن:
خازن تخت یا مسطح، خازن کروی، خازن استوانه‌ای. خازن تخت هم ساده‌ترین نوع خازن می‌باشد و از دو صفحه رسانای موازی تشکیل شده است.

مایکل فاراده نخستین بار دریافت که ظرفیت خازن با ضریبی موسوم به ثابت دی‌الکتریک ماده افزایش می‌یابد. اگر ظرفیت خازن بدون دی‌الکتریک را با (C) نمایش دهیم، آن‌گاه ظرفیت خازن با دی‌الکتریک برابر است با:

ظرفیت خازن با دی‌الکتریک فیزیک یازدهم درس یک

شارژ خازن چگونه است؟
وقتی دو صفحه خازن را به پایانه‌های یک باتری وصل می‌کنیم، باتری یک میدان الکتریکی در سیم ایجاد می‌کند که باعث می‌شود تعدادی الکترون از صفحه A به طرف پایانه مثبت حرکت کند و همان تعداد الکترون از پایانه منفی راهی صفحه B می‌شود. پس صفحه A بار مثبت و صفحه B بار منفی پیدا می‌کند.

جریان الکتریکی بین پایانه‌های باتری و صفحه‌های خازن تا زمانی برقرار است که اختلاف پتانسیل میان دو صفحه خازن، با اختلاف پتانسیل میان دو پایانه باتری یکسان شود. اگر خازن باردار شده (شارژ شده) را از باتری جدا کنیم، بار الکتریکی هم‌چنان در خازن باقی می‌ماند.

چه عاملی بر ظرفیت خازن موثر است؟
ظرفیت خازن، ربطی به مشخصات مدار خازن ندارد و تنها تابعی از ویژگی‌های ساختمانی خازن است.

ظرفیت خازن:
با تغییر اختلاف پتانسیل دو سر خازن، بار ذخیره شده در آن، به همان نسبت تغییر می‌کند، و به این نسبت ظرفیت خازن می‌گویند.

ظرفیت خازن

  • C: ظرفیت خازن، فاراد (F)
  • q: بار خازن (c)
  • V: اختلاف پتانسیل (v)

فاراد (F):
یکای ظرفیت خازن در SI می‌باشد. ولی معمولا از یکای کوچک‌تر از آن مثل میکروفاراد استفاده می‌شود. ظرفیت اکثر خازن‌ها در محدود میکرو فاراد و پیکو فاراد است.

ظرفیت خازن تخت:
ظرفیت یک خازن تخت با مساحت صفحه‌های A و فاصله جدایی صفحه‌های d، از رابطه زیر به دست می‌آید و مثال بارز برای این رابطه، میکروفون خازنی است که بر اثر تغییر ظرفیت یک خازن تخت سیگنال الکتریکی ایجاد می‌کند.

ظرفیت خازن تخت

فروریزش الکتریکی|فیزیک یازدهم

خازن دو مشخصه اصلی دارد که معمولا روی آن حک می‌شود. یکی ظرفیت و دیگری حداکثر ولتاژ قابل تحمل خازن.

اگر اختلاف پتانسیل بین دو صفحه خازن از این مقدار بیشتر شود، یک میدان الکتریکی قوی بین دو صفحه آن به وجود می‌آید که باعث کنده شدن تعداد زیادی الکترون از ماده دی‌الکتریک می‌شود. در نتیجه دی‌الکتریک تبدیل به رسانا می‌شود و بار روی صفحه‌های خازن تخلیه می‌شود و به این رویداد فروریزش الکتریکی گویند که با ایجاد جرقه بین دو صفحه همراه است که می‌تواند باعث ذوب بخشی از دی‌الکتریک جامد یا تغییر ماهیت آن می‌شود.

نکات لازم برای حل تست‌های فروریزش الکتریکی|فیزیک 11

ثابت دی‌الکتریک خلاء برابر است با 1 و ثابت دی‌الکتریک سایر مواد نارسانا بزرگ‌تر از 1 است. ثابت دی‌الکتریک گازها بسیار نزدیک به 1 است پس ثابت دی‌الکتریک هوا را با تقریب مناسبی 1 در نظر می‌گیریم.

فرو ریزش الکتریکی فیزیک یازدهم درس 1

  1. منظور از A در رابطه ظرفیت، مساحت سطح مشترک و رو در روی صفحه‌های خازن است. در عکس می‌توانید مساحت مشترک صفحه‌ها را ببینید.
  2. اگر صفحه‌های خازنی را به پایانه‌های یک باتری وصل کنیم، اختلاف پتانسیل دو سر خازن ثابت است و هر تغییری در ظرفیت خازن باعث می‌شود بار خازن به همان نسبت تغییر کند.

اگر ظرفیت یک خازن منزوی (خازنی که صفحه‌های آن به باتری و یا خازن دیگری وصل نیست) را تغییر دهیم، بار آن ثابت می‌ماند و اختلاف پتانسیل دو صفحه خازن متناسب با عکس ظرفیت تغییر می‌کند.

 

بررسی کمی میدان الکتریکی در بین صفحه‌های خازن

چون میدان الکتریکی در بین صفحه‌های خازن تخت یکنواخت است. و در این مورد می‌توان نوشت:

بررسی کمی میدان الکتریکی بیبن صفحات خازن فیزیک یازدهم درس یک

 

می‌توان ثابت دی‌الکتریک یک ماده را به صورت نسبت بزرگی میدان الکتریکی بین دو صفحه خازن (منزوی) در غیاب دی‌الکتریک به بزرگی میدان الکتریکی بین دو صفحه در حضور دی‌الکتریک تعریف می‌شود. طبق رابطه زیر، هر چه ثابت دی‌الکتریک بزرگ‌تر باشد، میدان الکتریکی در فضای بین دو صفحه خازن کوچک‌تر خواهد بود.

رابطه ثابت دی‌الکتریک و میدان الکتریکی درس یک فیزیک 11

 

انرژی ذخیره شده در خازن فیزیک یازدهم

در زمان پر شدن خازن، اختلاف پتانسیل دو سر خازن به تدریج افزایش می‌یابد. در نتیجه کار لازم برای انتقال بار از یک صفحه به صفحه دیگر به تدریج افزایش می‌یابد. طبق رابطه زیر و با توجه به ثابت ماندن C در زمان انتقال بار، ولتاژ، تابعی خطی است که از صفر تا V افزایش می‌یابد.

پس اختلاف پتانسیل متوسط دو صفحه خازن در زمان باردار شدن برابر است با رابطه زیر، و می‌توان فرض کرد در زمان باردار شدن خازن، رابطه زیر برقرار است. و این کار به صورت انرژی پتانسیل الکتریکی در میدان الکتریکی بین دو صفحه خازن ذخیره می‌شود.

انرژی ذخیره شده در خازن درس یک فیزیک یازدهم

 

به انتهای آموزش فیزیک یازدهم تجربی فصل اول رسیدیم. امیدوارم مطالبی که مربوط به فصل یک فیزیک یازدهم می‌باشد برای شما مفید بوده باشد. برای دوستان رشته ریاضی، جزوه فصل اول فیزیک یازدهم ریاضی با جزوه فیزیک یازدهم تجربی فرقی ندارد و می‌توانید از این مقاله برای یادگیری فصل الکتریسیته ساکن فیزیک یازدهم استفاده کنید. هر گونه سوالی در مورد این درس داشتید می‌توانید در قسمت کامنت یادداشت بفرمایید و من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخگوی شما هستم.

سوالات متداول فصل اول فیزیک یازدهم

  • آیا در این مقاله تمرینات کتاب فیزیک یازدهم فصل یک بررسی شده است؟
    خیر، این مقاله فقط به بررسی کامل‌ترین آموزش فصل اول فیزیک یازدهم پرداخته است.
  • فصل اول فیزیک یازدهم مربوط به چه مطالبی است؟
    برای اطلاع از این موضوع پیشنهاد می‌کنم به داخل مقاله مراجعه بفرمایید.
  • هر کدام از بخش‌های فصل یک فیزیک یازدهم جداگانه بررسی شده‌اند؟
    بله، کافی است به قسمت راهنمای مطالعه داخل مقاله مراجعه بفرمایید.
امتیاز بدهید!

بی‌نظیر عزیزی دهبکری

دوست خوبم سلام. من بی‌نظیر عزیزی هستم؛ دانشجوی رشته دام‌پزشکی و حدود 2 سال است که شروع به فعالیت در زمینه مشاوره کرده‌ام. افتخار این را دارم که در سایت بخون و در قالب مقالات آموزشی کمکی هرچه‌قدر ناچیز در راستای موفقیت شما عزیزان کرده باشم.
0 نظر
بازخورد
مشاهده همه نظرات
دکمه بازگشت به بالا