جریان الکتریکی؛ فصل 6 فیزیک عمومی 2 با مهندس زوارقی

سلام و عرض ادب خدمت همه دوستان عزیزم. امیدوارم حال دلتون عالی باشه و مشتاق برای دیدن آموزش های جدید باشید. رسیدیم به فصل 6 از فیزیک عمومی 2: جریان الکتریکی یا مبجث جریان و مقاومت. آماده اید بریم سراغ شروع این جلسه؟

جریان الکتریکی:

هرچند جریان الکتریکی جویباری از بارهای متحرک است ولی هربار متحرکی جریان الکتریکی ایجاد نمی کند. اگر قرار باشد از یک سطح خاص جریانی بگذرد باید بار خالصی از این سطح عبور کند.

جریان i این رسانا در تمام صفحاتیکسان است.تعریف جریان:

برای یافتن باری که در فاصله زمانی بین صفر تا tاز یک صفحه می گذرد، انتگرال می گیریم:

که در آن جریان می تواند متغیر با زمان باشد.

یکای SI جریان کولن بر ثانیه یا آمپر است آمپر یکی از یکاهای پایه ای است و داریم:

غالباً جریان را با پیکانی نشان داده می شود که جهت حرکت بار را نشان می دهد. این پیکان بردار نیست و از قوانین بردار تبعیت نمی کند.

ببینیم چگالی جریان چی هست؟

بعضی اوقات، گذر بار از یک مقطع خاص رسانا در نقطه ای خاص را بررسی می کنیم. برای توصیف این گذر می توانیم از چگالی جریان استفاده کنیم که جهت آن در صورت مثبت بودن بار همسوی حرکت بار، و در صورت منفی بودن بار خلاف حرکت بار است. پس کل جریانی که از یک سطح می گذرد عبارت است از:

اگر جریان روی سطح یکنواخت و به موازات باشد نیز یکنواخت و موازی با است. در این صورت معادله بالا به صورت زیر درمی آید. یکای SI چگالی جریان آمپر بر متر مربع است.

مفهوم چگالی جریان چیه؟

جریان که در شکل زیر به سمت راست است، از رسانایی ضخیم به رسانایی باریکتر وارد می شود. چون بار پایسته است میزان بار عبوری و در نتیجه میزان جریان تغییر نمی کند ولی چگالی جریان تغییر می کند. چگالی جریان در رسانای اریک بزرگتر می شود. کاهش فاصله خطوط جریان این افزایش چگالی جریان را نشان می دهد؛ هر چه خطوط جریان به هم نزدیکتر باشند، چگالی جریان بزرگتر است. تندی رانش:

فرض می کنیم که این حاملهای بار همگی با تندی رانش یکسان v_d حرکت می کنند و چگالی جریان J در سطح مقطع سیم، با مساحت ، A یکنواخت است. تعداد حاملهای بار موجود در طول سیم nAL است که n تعداد حامل بر واحد حجم را نشان می دهد. کل بار حاملهای موجود در طول ، L عبارت است از:

q = (nAL)e

این بار در فاصله زمانی زیر از هر مقطعی از سیم می گذرد:

برای حسن ختام این جلسه یک مثال میارم براتون با حل و جواب. ولب خب همگی میدانید که برای دیدن توضیحات کامل این تمرین به کانال یوتیوب ما توی این لینک مراجعه کنید.

مثال: چگالی جریان در یک سیم استوانه ای به شعاع R = 2mm در سطح مقطع یکنواخت و برابر است. جریانی که در بخش بیرونی سیم بین فاصله شعاعی تا R می گذرد. چقدر است؟دوستان عزیزم جلسه جریان الکتریکی را در همین جا به پایان می رسانیم. فقط حتما جزوه این فصل رو از فروشگاه وبسایت مون توی این آدرس تهیه کنید. چون توی جزوه تمرینات بیشتری را براتون قرار دادم. ویدئوی این مبحث هم از وبسایت مون توی این لینک قابل تهیه است.