الکترواستاتیک

درمبحث فیزیک2 در مورد یکی از خصوصیات اجسام به نام بار الکتریکی بحث گسترده می شود ممکن است این بار ساکن باشد یا متحرک بسته به این خصوصیات آن را در دو شاخه مورد بررسی قرار میدهند  اگر ذره ی باردار را بدون سرعت مورد بررسی قرار دهیم در واقع وارد مبحث الکتروستاتیک شده ایم

تاریخچه مختصر فیزیک

ما قبل تاریخ: همانطور که پیشینیان از روی تجربه و آزمایش به خواص باطنی تعدادی از اجسام پی برده و از ترکیب مواد به وسایل مختلف (تشویه، نکلیس، تقطیر و ...) مواد شیمیایی به دست آورده و برای علمای شیمی جدید مایه ای درست کرده اند، همینطور هم تحقیق در خواص فیزیکی اجسام از مسایل تازه نیست و از قدیم الایام انسان در صدد کشف آنها بوده و فیزیک جدید در حقیقت مولود توجهات و تحقیقات پیشینیان می باشد. مثلاً تالس که از قدیمی ترین حکمای سبعه است و در شش قرن قبل از میلاد می زیسته ثابت کرد که از مالش کهربا خاصیتی در آن ظاهر می شود که اجسام سبک را جذب می کند. 

الکتریسیته ساکن

تاریخچه

یوناینان باستان از مشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می‌کند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشته‌های تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می‌باشند.

برای مثال سنگ مغناطیس می‌تواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند می‌توانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربه‌های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر نمود و اظهار کرد که بین مواد الکتریکی نیز همانند مواد مغناطیسینیروهای جاذبه و داففه وجود دارند.

ابررسانا

ز کشف ابررسانایی در سال 1911 میلادی تا سال 1986 ، باور عموم بر آن بود که ابررسانایی فقط می‌تواند در فلزاتی در دماهای بسیار پایین وجود داشته باشد، که فقط در دماهای حداکثر 25 درجه بالای صفر مطلق اتفاق می‌افتاد. با کشف ابررسانایی در دماهای بالاتر در سال 1986 ، در موادی که تقریبا ضد فرو مغناطیسی بودند، و در هواپیماهای شامل a nearly square array of اتمهای مس و اکسیژن ، فصل جدیدی در علم فیزیک باز کرد. حقیقتا درک ظاهر شدن ابررسانایی در دماهای بالا (حداکثر دمای 160 کلوین) یک مسأله بزرگ برای بحث کردن می‌باشد. تا آنجا که امروزه بیش از ده هزار محقق روی این موضوع تحقیق و بررسی انجام می‌دهند. 

رسانش در حالت عادی پدیده ابررسانایی

پس از مقدمه‌ای بر مفاهیم پایه فلزات معمولی و مرسوم ، دمای پایین و ابررسانایی ، مروری بر نتایج مشاهدات انجام شده در دهه گذشته خواهیم داشت، که نشان می‌دهند ابررساناهای دمای بالا فلزات عجیبی با خواص غیر عادی بسیار بالای ابررسانایی می‌باشند. سپس ، پیشرفتهای نظری اخیری را شرح خواهم داد که طبیعت چنین فلزات عجیب را آشکار می‌سازد، و به شدت این پیشنهاد را که "تعامل مغناطیسی بین تحریکات ذره‌ی‌ quasi مسطح است که رفتار حالت عادی آنها را به هم می‌زند و باعث روی دادن حالت ابررسانایی در دماهای بالا می‌شود" پشتیبانی و تأیید می‌کنند.

الکترون آزاد

نگاه اجمالی

الکترونی از اتم جدا شده و به آن وابستگی ندارد، الکترون آزاد خوانده می‌شود.. الکترونهای بیرونی‌ترین لایه‌های اتم فلزات بستگی کمتری نسبت به اتمهای خود دارند و با کمترین انرژی از این اتمها کنده می‌شوند و به شکل توده‌ای از ابر یا گاز ، شبکه‌های اتمی فلزات را در بر می‌گیرند. هنگامی که الکترونهای آزاد در میدان الکتریکی قرار گیرند، جریان الکتریکی بوجود می‌آید. 

شارالکتریکی

عداد خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر خطوط عبور می‌‌کنند، را شار الکتریکی می‌گویند. شار یکی از خواص تمام میدانهای برداری است که آن را برای میدان الکتریکی به صورت  تعریف می‌کنند.

شارمغناطیسی

سطحی را در نظر بگیرید که تخت یا غیرتخت است و بوسیله حلقه بسته‌ای احاطه شده است. تعداد خطوط مغناطیسی گذرنده از این سطح را شار مغناطیسی نامیده و با ф_B نشان می‌‌دهیم. اندیس اشاره به مغناطیسی بودن شار دارد.

ولتاژ

اختلاف پتانسیل

در علوم فیزیکی اختلاف پتانسیل اختلاف در پتانسیل بین دو نقطه در یک میدان برداری پایدار است. در مهندسی، این کمیت گاهاً به عنوان متغیرهای عرضی در برابر کمیت هایی مانند شار که متغیر عبوریاست، توصیف می شود. 

قانون کولن

قانون کولن بیان می‌کند که نیروی که دو بار الکتریکی بر یکدیگر وارد می‌کنند، با حاصل‌ضرب اندازه دو بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله آنها نسبت عکس دارد.

نیروی الکتریکی

دید کلی

• چرا وقتی لباس پلاستیکی را از تن خود در می‌آورید لباس به تن شما می چسبد؟
• چرا بعد از شانه نمودن سر ، شانه می‌تواند خرده‌های کاغذ را بلند کند؟
• چرا بعد از راه رفتن روی فرش ، اگر به دستگیره در دست بزنید به دست شما شوک وارد می‌شود؟

بارالکتریکی

مقدمه

اگر یک روز خشک و آفتابی روی قالی راه بروید، به محض این که دستتان با دستگیره فلزی تماس پیدا می‌کند، جرقه ایجاد می‌شود. و یا هنگام باریدن باران ، آذرخش و رعد و برق را بارها ملاحظه کرده‌ایم. تمام این موارد حاکی از این است که مقدار زیادی بار الکترونی در اجسام پیرامون ما و حتی در بدن ما ذخیره شده است. خنثی بودن غالب اشیا مشاهده‌ پذیر و قابل لمس جهان ، از لحاظ الکتریکی ، این واقعیت را تایید می‌کند که تمام اشیا حاوی تعداد زیادی بار الکتریکی مثبت و منفی هستند که چون تعداد این دو نوع بار الکتریکی یکسان است، لذا از نظر آثار خارجی کاملا اثر یکدیگر را بی‌اثر می‌کنند. فقط هنگامی که این توازن زیبای الکتریکی از بین برود، طبیعت آثار بارهای مثبت و منفی آشکار می‌شود. بنابراین زمانی که گفته می‌شود، جسمی باردار است، منظور این است که بار الکتریکی در جسم اندکی نامتوازن شده است. 

خواص خطوط میدان الکتریکی

خطوط میدان الکتریکی در مسائل الکترواستاتیک

• به خاطر اینک میدان الکتریکی در هر نقطه از فضا وجود دارد، در هر نقطه از فضا همواره می توان یک خط میدان کشید.

جریان الکتریکی

جریان الکتریکی در الکتریسته ، جریان سرعت عبور الکترونها در یک سیم مسی یا جسم رسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسته ابتدا به صورت عبور بارهای مثبت تعریف شد. هر چند امروزه می‌دانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی ، جریان الکتریسته ناشی از عبور بارهای منفی ، الکترون، در جهت مخالف است. علیرغم این درک اشتباه ، کماکان تعریف قراردادی جریان تغییری نکرده است. نمادی که عموما برای نشان دادن جریان الکتریکی (میزان باری که در ثانیه از مقطع هادی عبور می‌کند) در مدار بکار می‌رود، I است.

میدان الکتریکی

میدان الکتریکی

رای تعریف میدان الکتریکی در یک نقطه معین از فضا ، یک بار الکتریکی مثبت به اندازه واحد در آن نقطه قرار داده ، سپس مقدار نیروی الکتریکی وارد بر این واحد بار را به عنوان شدت میدان الکتریکیتعریف می‌کنند. بار مثبت را نیز به عنوان بار آزمون تعریف می‌کنند. به بیان دقیقتر می‌توان میدان الکتریکی را به صورت حد نسبت نیروی الکتریکی وارد بر یک بار آزمون بر اندازه بار آزمون ، زمانی که مقدار بار آزمون به سمت صفر میل می‌کند، تعریف کرد.