بررسی میدان های الکتریکی در فیزیک ۲

میدان الکتریکی

هرگاه بار الکتریکی یا توزیعی از بارها در فضا قرار بگیرند در اطرافشان میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند.

میدان کمیتی برداری است که جهت آن راستای وارد شده بر یک بار مثبت فرضی است.

میدان الکتریکی از سمت بار مثبت به سمت بیرون (Source) و به سمت بار منفی (Sink)است.

این قانون یکی از بنیادی ترین قوانین در فیزیک 2 و فیزیک الکتریسیته است که آن را در لینوم بررسی میکنیم و در حالت های گسسته و پیوسته به آن میپردازیم.

 

رابطه بین نیروی وارد بر یک ذره و میدان الکتریکی آن به صورت زیر است:

میدان الکتریکی ناشی از یک یا چند بار الکتریکی (میدان الکترواستاتیکی) با رابطه‌ی برداری زیر داده می‌شود:

(این موضوع از قانون کولن نتیجه میشود)

و فرم اسکالر آن به صورت زیر است:

 :r  فاصله‌ی بار الکتریکی یا المان بار تا جایی است که می‌خواهیم میدان را در آن‌جا محاسبه کنیم.

نکته: میدان الکتریکی در داخل رسانا صفر است.

 

میدان الکتریکی برای توزیع بار گسسته:

میدان ناشی از توزیع بار گسسته که شامل چندین بار الکتریکی منفرد در جای جای فضا هستند، حاصل جمع‌برداری تک تک بردارهای میدان در نقطه مورد نظر است.

 

میدان الکتریکی برای توزیع بار پیوسته:

اگر توزیع بار ما پیوسته یعنی شامل سه نوع توزیع خطی، سطحی و حجمی باشد، در ابتدا یک المان کوچک dq از منبع بار الکتریکی گرفته و میدان ناشی از آن یعنی dE را با جمع همه المان‌های کوچک میدان الکتریکی توسط انتگرال را محاسبه می‌نماییم.

آموزش المان گیری

المان بار الکتریکی dq در رابطه بالا به منظور به‌دست‌آوردن میدان الکتریکی در یک نقطه برای توزیع خطی(مانند میله باردار، یک قوس یا حلقه بار الکتریکی)، توزیع سطحی (صفحه یا دیسک باردار و پوسته‌های کروی و استوانه‌ای) و توزیع حجمی (مکعب، استوانه و کره توپر و غیره) به ترتیب، به صورت ذیل درمی‌آید:

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