دانلود مقاله الکتریسیته و مغناطیس

تئوری الکترونی اتم

اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است

تولید الکتریسته بروش مالش

اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند

اجسام رسانا و نارسانا

بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود

پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا

اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد

چگالی سطحی

مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند

مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی

اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن

دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد

میدان الکتریکی

قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند

شدت میدان الکتریکی

شدت میدان الکتریکی  در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه

شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای

بار نقطه ای  q

در نقاطی به فاصله r

تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه

در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است

خطوط میدان

خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد

میدان حاصل از چند بار نقطه ای

میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه

شدت میدان در یک جسم هادی باردار

در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد

میدان الکتریکی یکنواخت

میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم

اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v

   d  فاصله بین آنها  

اختلاف پتانسیل

اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است

پتانسیل صفر

در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود

تعریف پتانسیل یک جسم بار دار

پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه

      q انتقال بار از زمین

     w   انرژی لازم

   v      اختلاف پتانسل

پتانسیل مثبت ومنفی

با وصل نقطه بارداری به زمین بار مثبت از نقطه به زمین منتقل شود  پتانسیل آن مثبت است و اگر از زمین به جسم منتقل شود پتانسیل آن منفی است بعبارت دیگر اگر برای انتقال واحد بار مثبت از زمین به جسمی کار مثبت انجام شود(انرژی بدهیم)پتانسیل آن جسم مثبت است و اگر کار منفی انجام شود (انرژی بگیریم) پتانسیل جسم منفی است

تغییرات انرژی پتانسیل

اگر در یک میدان پتانسیل تغییری در جهت خواسته میدان انجام شود انرژی توسط میدان آزرد می شود یعنی انرژی داخلی آن کاهش می یابد ولی اگر در خلاف جهت خواسته میدان تغییری صورت گیرد انرژی داخلی آن افزایش می یابد

    پتانسیل نقاط اطراف بار نقطه ای

بر حسب تعریف، پتانسیل نقاط واقع در بی نهایت دور از بار نقطه ای را صفر فرض می کنیم و پتانسیل هر نقطه از فرمول زیر بدست می آید

توجه :پتانسیل بر خلا ف شدت میدان الکتریکی کمیتی اسکالر و دارای مقدار مثبت، منفی و یا صفر است

پتانسیل یک جسم هادی باردار

در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی یک جسم هادی باردار پتانسیل یکسان است

R شعاع کره بار دار 

و در نقاط خارج کره باردار پتانسیل از رابطه زیر به دست میآید

خازن

وسیله ای است برا ذخیره بار الکتریکی که تشکیل شده است از دو صفحه رسانا که به موازات هم قرار گرفته ودر فضای بین دو صفحه عایق و یا دی الکتریک مناسب قرار می دهند تا دو صفحه با هم تماس نداشته باشند خازن در دو وضعیت می تواند وجود داشته باشد

الف- خازن خالی یا دشارژ، یعنی دو صفحه خازن خنثی بوده و بدون بار باشد

ب - خازن پر بوده یعنی در صفحات آن دو نوع بار مساوی ولی مخالف وجود دارد در این وضعیت گفته می شود که خازن شارژ است

برای پر کردن خازن کافی است دو خوشن آن مستقیما و یا به صور غیر مستقیم به دو قطب پیلی متصل شود جوشنی که به قطب مثبت وصل است دارای بار مثبت و جوشنی که به قطب منفی وصل است دارای بار منفی می گردد

یک روش برای شارژ کردن خازن به طور غیر مستقیم است

در این حالت خازن را در مداری به  یک مولد وصل می کنیم به محض آن که کلید وصل می شوددر یک لحظه مشاهده می شود که شدت جریان به حداکثر می رسد که آمپر سنج آن را نشان می دهد سپس ملاحظه می شود که با گذشت زمان هر چند کید وصل است ولی شدت جریان شروع به کم شدن می کند تا جایی که به صفر می رسد(خیلی خیلی کم می شود)

شدت جریان

مقدار الکتریسیته ای که در واحد زمان از مداری می گذرد شدت جریان نامیده می شود و واحد آن آمپر است

تعریف آمپر

یک آمپر بزرگی جریان الکتریکی در مداری است که در یک ثانیه یک کولن بار الکتریکی از مقطع مدار شارش می کند

مقدار الکتریسیته

    در زمان    t

   شدت جریان   I

مقاومت الکتریکی

در دمای ثابت نسبت اختلاف پتانسیل دو سر سیم به جریانی که از آن عبور می کند مقاومت الکتریکی سیم می نامند ( قانون اهم)

یک اهم

یک اهم مقاومت سیمی است که اگر اختلاف پتانسیل 1 ولت  در دو سر آن بر قرار شود جریان 1 آمپر از آن عبور می کند

اثر دما بر مقاومت الکتریکی

افزایش دما مقاومت الکتریکی هادی های فلزی را افزایش و مقاومت هادی های غیر فلزی  ونیمه هادی ها را کاهش می دهد

ضریب ازدیاد گرمایی مقاومت 

 مقاومت در صفر درجه سلسیوس   R0

  مقاومت در دمای       R

برای فلزات مثبت وبرای غیر فلزات منفی است 

       نیروی محرکه

  نیروی محرکه ی مولد مقدار انرژی است که مولد به یکای بار الکتریکی می دهد تا بتواند در مدار شارش پیدا کند

=u/q

   u        انرژی مولد که به بار داده می شود   

q         مقدار بار الکتریکی

          نیروی محرکه مولد بر حسب ولت

       مولد انرژی را به بار می دهد تا از پایانه منفی به پایانه مثبت منتقل می شود مولد مانند یک پمپ آب است که آب را در مدار از پایین دست به بالا دست جا بجا می نماید عمل می کند

     هر مولد دارای مقاومت درونی است که در واقع مقاومت مولد در مقابل جریان است و آن را با

  r    نشان می دهند

      قانون اهم در مدار جریان پیوسته

    اختلاف پتانسیل دو سر یک مقاومت از رابطه   v=RI بدست می آید

     اختلاف پتانسیل دو سر یک مولد از رابطه   v=E-rI بدست می آید که   rI را افت پتانسیل داخلی   مولد می نامند

محاسبه اختلاف پتانسیل بین دو قطعه از مدار

در یک مدار الکتریکی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مدار بر اساس اجزای تشکیل دهنده ی مدار محاسبه می گردد برای محاسبه از یک نقطه از مدار در یک جهت روی مدار حرکت می کنیم به ازای هر جزء از مدار تغییر پتانسیل را محاسبه می کنیم تا نقطه دوم سپس اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را به دست می آوریم

VB+-Ir1-IR1=VA

VAB=-I(r1-R1)