فیزیک 2: بار اکتریکی چیست؟

بار اکتریکی اشیا دو نوع بار را به طور مساوی دارند بار مثبت و بار منفی. جسمی با این تساوی یا موازنه، بار را خنثی می نامند. یعنی این جسم بار خالص ندارد. اگر دو نوع بار، مساوی نباشند، یک بار خالص وجود دارد. برای بیان اینکه یک جسم در توازن ندارد یا جسم بار خالص دارد، می گوییم جسم باردار است. میزان عدم توازن معمولاً در برابر کل بار مثبت یا بار منفی موجود در جسم بسیار کوچک است.

بارهای الکتریکی هم علامت، یکدیگر را دفع و بارهای با علامت مخالف، همدیگر را جذب می کنند.

اصطلاح الکترواستاتیک برای این به کار رفته است که تاکید شود بارها نسبت به یکدیگر ساکن هستند یا بسیار کند حرکت می کنند. برای همین قانون کولن برای نیروی الکترواستاتیک یا نیروی الکتریکی بین بارهای به صورت کمی بیان می کنیم.

می توانیم مواد را بر اساس توانایی حرکت بار در آنها، دسته بندی کنیم:

رسانا یا هادی: مادهای است که بار میتواند تقریباً آزادانه در آن حرکت کند. مثل فلزات بدن انسان

نارسانا یا عایق: مادهای است که بار نمی تواند در آن آزادانه حرکت کند. مثل پلاستیک و شیشه

نیم رسانا: ماده ای است که این ویژگی آن، بین رسانا و عایق است. مثل سیلیسیم و ژرمانیوم.

ابررسانا: ماده ای است که میتوان آن را هادی کامل نامید و بار بدون هیچ مانعی می تواند در آن حرکت کند.

در این فصلها تنها مواد رسانا و عایق را در نظر می گیریم.

شما میتونید به صفحه فروشگاه وبسایت مون سر بزنید و از این آدرس این جزوه رو تهیه کنید.

ویژگی های هادی و عایق از ساختار و طبیعت الکتریکی اتم ها ناشی می شود. اتم ها از پروتون های دارای بار مثبت الکترون های دارای بار منفی و نوترون های خنثی تشکیل شدهاند. پروتون ها و نوترون ها به شدت تنگ هم چسبیدهاند و هسته مرکزی اتم را تشکیل میدهند.

قانون کولن:

بار دو ذره باردار را q_{1 ,} q₂ و فاصله بین آنها r را بگیرید (این ها را بار های نقطه ای می نامیم).

نیروی الکترواستاتیکی جاذبه یا دافعه بین این ذرات دارای اندازه زیر است:

  که در آن k یک ثابت است. هریک از ذرات نیرویی به این اندازه به دیگری وارد می کند.

نیروی گرانش به صورت زیر است که در آن G ثابت گرانش است:

توجه: در هر دو معادله نیرو با مربع فاصله رابطه عکس دارد. 

یکای SI بار کولون است. به دلایل علمی مربوط به دقت اندازه گیری ها، یکای کولن از یکای آمپر برای جریان الکتریکی i مشتق شده است.

که در آن i جریان (بر حسب آمپر) و dq (برحسب کولن) و مقدار باری که در زمان dt (برحسب ثانیه) از یک نقطه یا یک ناحیه میگذرد.

دو نکته مهم:

1- نیروی جاذبه یا دافعه ای که یک پوسته کروی با بار یکنواخت به یک ذره باردار خارج از پوسته وارد می کند چنان است که گویی کل بار پوسته در مرکز آن قرار دارد.

2- اگر یک ذره باردار در داخل یک پوسته کروی با بار یکنواخت قرار گیرد، نیروی الکتروستاتیک خالص وارد بر آن صفر است.

اگر جزو دانشجوهایی هستید که مطالب ما رو دنبال میکنید، حتما میدونید که با دیدن ویدئوهای کانال یوتیوب ما، میتونید صفر تا صد این مطالب رو مسلط بشید. پس برای دیدن ویدئوی این مبحث، روی این لینک کلیک کن.

موفق باشید🍀