بار الکتریکی و قانون کولن در فیزیک 2

بار الکتریکی و قانون کولن

این فصل شامل دو بخش اصلی است:

• قانون کولن
•  پایستگی بارالکتریکی

 

نیروی وارد بر دو یا چند ذره باردار (نیروی الکترواستاتیکی) با قانون کولن داده می‌‌شود و به دو صورت برداری و اسکالر می‌توان آن را نشان داد.

این قانون یکی از قانون های پر اهمیت در فیزیک 2 و فیزیک الکتریسیته می‌باشد که امروز در بلاگ لینوم به بررسی آن میپردازیم.

فرم برداری نیروی بین دو بار الکتریکی به صورت ذیل هستند:

فرم اسکالر قانون کولن:

که در آن ثابت گذردهی الکتریکی در خلاء برابر است با: 

 

جهت بردار نیرویی که دو بار الکتریکی به هم وارد می‌کنند:

• اگر همنام باشند، در خلاف جهت هم و دافعه.
• اگر ناهمنام باشند، به سمت یکدیگر جاذبه.

جریانی که بر اثر حرکت بارها به وجود می‌آید برابر است با:

رابطه بین جریان، زمان و بار الکتریکی در یک سیستم بسته :

که در آن t زمان، i جریان الکتریکی، n تعداد الکترون و e بار الکتریکی الکترون.

در هر سیستم بسته فیزیکی مجموع بارهای الکتریکی ثابت است (پایستگی بار).

 

توزیع بار گسسته:

 اگر چند بار الکتریکی منفرد در نقاطی از فضا باشند توزیع بار گسسته است. نیروی وارد بر توزیع بار گسسته، حاصل جمع برداری تک تک نیروهای وارد بر هر ذره است.

 

توزیع بار پیوسته:

اگر توزیع بار ما پیوسته، یعنی شامل سه نوع توزیع خطی، سطحی و حجمی باشد، در ابتدا یک المان کوچک dq گرفته و با جمع همه المان‌ها توسط انتگرال بار کل را محاسبه می‌نماییم.

آموزش المان گیری

المان بار الکتریکی برای توزیع خطی(مانند میله باردار، یک قوس یا حلقه بار الکتریکی)، توزیع سطحی (صفحه یا دیسک باردار و پوسته های کروی و استوانه ای) و توزیع حجمی (مکعب، استوانه و کره توپر و غیره) به صورت ذیل درمی‌آید:

فرمول‌های توزیع خطی و توزیع سطحی و توضیح حجمی به صورت زیر است:

که در آن‌ها λ وσ وρ  به ترتیب چگالی بارهای خطی، سطحی و حجمی هستند.

 

اگر احساس میکنین که هنوز کامل متوجه نشدین پیشنهاد میکنیم که از کپسول آموزشی فیزیک۲ ما استفاده کنین