تحقیق در مورد فیزیک الکتریسته ساکن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 16 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

موضوع:الکتریسیته ی ساکن

فهرست عناوین

1-مقدمه:تاریخچه الکتریسیته ساکن صفحه 3

2- قانون کولن " 4

3-آزمایشات کولن " 6-5

4-میدان الکتریکی " 6

5-علت بسیار کوچک بودن بار آزمون " 7

6-مشخصات میدان الکتریکی " 7

7-میدان الکتریکی حاصل از یک بار نقطه ای " 8-7

8-میدان الکتریکی حاصل از توزیع های مختلف بار " 8

9-محاسبه ی نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی " 8

10-ساختار میدان الکتریکی ساده " 9-8

11-خواص خطوط میدان الکتریکی " 11-10

12-توزیع بار در اجسام رسانا " 12-11

13-مولد وان دو گراف " 13-12

14-انرژی پتانسیل الکتریکی " 14-13

15-خازن " 15

16-پر کردن خازن " 15

17-ظرفیت خازن " 16-15

18-عواملی که بر ظرفیت خازن اثر می گذارد " 16

19-ظرفیت خازن کروی " 16

20-ظرفیت خازن استوانه ای " 16

21-ظرفیت یک کره متروی " 16

22-کد رنگی خازن ها " 17-16

23 -نقش دی الکتریک در خازن " 17

24-مکانیزم علمی افزایش ظرفیت با گذردهی عایق " 18-17

25-تغییرات پارامترهای خازن توسط دی الکتریک " 18

26-انواع خازن " 20-19-18

27-منابع " 21

مقدمه:تاریخچه الکتریسیته ساکن

یونانیان باستان ازمشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می کند.واژه الکتریسیته ازکلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است.این واژه اولین بار درنوشته های تالس به کار رفته است.(547-640ق.م). ویلیام گیلبرت (1544-1603م) با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرارداد ونتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی ومغناطیسی ازهم جدا می باشند.برای مثال سنگ مغناطیس می تواند آهن و فقط چند ماده دیگررا جذب کند.درصورتی که کهربا واجسامی که خاصیت الکتریکی دارند میتوانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند.وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثردافعه ندارد.در سال 1646 سر توماس برادن تجربه های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر کرد و اظهارکرد که بین مواد الکتریکی نیزمانند موادمغناطیسی نیروهای دافعه وجاذبه وجود دارند.درسال 1663اتونون گریکه ماشینی ساخت که به وسیله آن بارالکتریکی زیادی تولید می شد.آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری (1670 -1736)وشارل دونی(1698-1739)تجربه های دقیق تری انجام دادند،به خودونوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجادالکتریسیته ساکن تری که می توانستند جرقه ها وتکان های ترسناک الکتریکی تولید کنند.برای مثال یکی ازاستادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را دریک بطری جمع کرد. مقدارالکتریسیته دربطری لیدن آنقدرزیاد بودکه اگرشخصی بطری رادردست می گرفت ودست دیگرخود رابه میله سربطری میزد تکان شدیدی دربدن خوداحساس میکرد.درقرن هجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756-1790) قرارگرفت،وی پس ازآزمایشهای متعدد نتایج کارخود را در سال 1747منتشر کرد.اومعتقد بود که دونوع الکتریسیته که قبل ازوی کشف شده بود اساساً باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی دراثرمالش دارای الکتریسیته میشود.یکی ازدوجسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت ودیگری دارای الکتریسیته منفی میشود.دونوع بارالکتریکی وجود دارد واین بارهای الکتریکی که می توانند ساکن یا متحرک باشند وآثاری ازخود ظاهرمیسازند.ازنظریه فرانکلین این نتیجه درست نیزبه دست آمدکه:بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوندوازبین نمیروندازقسمتی ازیک جسم به قسمت دیگرمنتقل می شوند،همچنین بارهای مثبت ومنفی یکدیگررا خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشوند.این نتایج امروزه قانون بقای بارالکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم وانرژی ازقوانین اساسی طبیعت محسوب میشود.پدیده وضع الکتریکی نخستین باردرسال (1672م) توسط گریکه بیان شد.اومشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردارشده وسپس ازآن رانده میشوند.صدوپنجاه سال بعد،درفرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دوجسم باردارهمیشه یکدیگررا نمیرانند بلکه گاهی یکدیگررا می ربایند وبه این نتیجه رسید که دو نوع بارالکتریکی وجود دارد.بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یک دیگررامیرانندوبارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگررامیربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی راالکتریسیته شیشه ای ودیگری را الکتریسیته صمغی نامید.الکتریسیته شیشه ای از مالیدن شیشه به پارچه ابرپشمی تولیدمیشودوالکتریسیته صمغی ازمالیدن کهربا،گوگرد،لاک و...به پشم یا پوست حیوان به دست میآید.بعدها معلوم شدکه این طرف نام گذاری درپاره ای ازموارد گمراه کننده است. زیرامثلا شیشه سنگی زبردراثرمالش،الکتریسیته صمغی تولیدمیکندوابونیت بسیارصیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه ای میشود.ازاینروفرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت ومنفی رابه جای دونوع شیشه ای وصمغی وضع کرد.

قانون کولن:

قانون کولن بیان می کند که نیرویی که دو بار الکتریکی بر هم وارد میکنند،با حاصل ضرب اندازه دو بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله ی آنها نسبت عکس دارد.

دراواخرقرن هجدهم علوم تجربی به درجه ای ازرشد وپیشرفت رسیده بود که بتوان مشاهدات دقیقی در باره ی نیروهای میان بارهای الکتریکی به عمل آورد. نتایج این مشاهدات را که درآن زمان فوق العاده مجادله آمیزبودند،نمیتوان به این صورت بیان نمود.دونوع وفقط دونوع بارالکتریکی وجود داردکه ما این هارا به نام بارهای الکتریکی مثبت ومنفی میشناسیم.همچنین دوبارنقطه ای نیروهایی بریکدیگراعمال می کنندکه بزرگی این نیروها بامربع فاصله بین دو بارنسبت عکس وباحاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم دارد.این نیروبرای بارهای همنام دافعه ودرمورد بارهای غیرهمنام جاذبه است.(نیروی کولن).آنچه گفته شدبه افتخارشارل آرگوستن کولن که ازپیشروان الکتریسیته درقرن هجدهم بود،به نام قانون کولن معروف است.کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن میتوانست نیرویی راکه دوذره بارداربریکدیگرواردمی کنند، اندازه بگیرد.درترازوی کولن میله ای دمبل مانند قرارداردکه به دوانتهایش کره های کوچک متصل شده است.این دمبل به وسیله یک رشته که ازوسط دمبل میگذرد،آویخته شده است.هرگاه کره ی بارداردیگری را به یکی ازاین کره ها که قبلا باردارشده است،نزدیک کنیم،براساس قانون کولن با توجه به نوع بارها، این دویکدیگرراجذب یا دفع میکنند،بنابرین دراثراین نیرودنبل خواهدچرخید ورشته تاب میخورد.با اندازه گیری زاویه انحراف دنبل میتوان نیروی بین دو بارالکتریکی را سنجید.لازم به ذکراست که دقت اندازه گیری ترازوی کولن به زحمت ازچند درصد تجاوزمیکند.به عنوان مثال،چنین اندازه گیریهایی نمی تواند مارا متقاعد سازد که دررابطه قانون کولن توان فاصله بارها ازیکدیگردقیق برابر2است.قانون کولن در مورد بارهای نقطه ای به کارمیرود.ازلحاظ ماکروسکوپی بارنقطه ای باری است که ابعاد فضایی آن در مقایسه باهرطول دیگردرمسأله موردنظربسیارکوچک است.قانون کولن درمورد برهمکنش ذرات بنیادی مانند پروتن ها والکترونها نیزصادق است درمورد دفع الکترواستاتیکی میان هسته ها درفواصل بیشتراز نیزاین قانون صدق میکند،اما در فواصل کمترنیروهای پرقدرت وکوتاه برد هسته ای عمل میکند.

نیرویی که قانون کولن بیان می کند، به نیروی کولن معروف است. نیروی کولن بسته به نوع بارهای الکتریکی میتواندجاذبه یا دافعه باشد.قانون کولن یک قانون تجربی است،ولی با وجوداین شواهد تجربی و نظری هردونشان میدهندکه قانون عکس مجذورکولن دقیق است.آنچه قانون کولن بیان میکند،یک رابطه ی تناسبی است.با ضرب کردن طرف دوم دریک ثابت تناسب این رابطه تناسبی به یک تساوی تبدیل می شود.مقدارثابت تناسب بستگی به دستگاه یکایی دارد که مورداستفاده قرارمیگیرد.به عنوان مثال،درسیستم یکای گاوسی این مقدارثابت رابراریک فرض میکنندویکای بارالکتریکی رابه گونه ای انتخاب میکنند که رابطه باتجربه سازگارباشد.اما دستگاه اس آی که بارالکتریکی را برحسب کولن،فاصله را برحسب مترو نیرورابرحسب نیوتون بیان میکنند،ثابت تناسب باید کمیتی باشدکه دارای بعداست.به وسیله ی آزمایشهای تجربی مقداراین ثابت تناسب به صورت زیرمحاسبه میشود: