فیزیک یازدهم

آموزش فیزیک یازدهم

فیزیک یازدهم

آموزش فیزیک یازدهم

۲ مطلب در فروردين ۱۳۹۹ ثبت شده است

  • ۰
  • ۰

قانون کولن

دید کلی

در اواخر قرن هیجدهم علوم تجربی به درجه‌ای از رشد و پیشرفت رسیده بود که بتوان مشاهدات دقیقی درباره نیروهای میان بارهای الکتریکی به عمل آورد. نتایج این مشاهدات را که در آن زمان فوق‌العاده مجادله‌آمیز بودند، نمی‌توان به این صورت بیان نمود. دو نوع و فقط دو نوع بار الکتریکی وجود دارد که ما اینها را به نام بارهای الکتریکی مثبت و منفی می‌شناسیم. همچنین دو بار نقطه‌ای نیروهایی بر یکدیگر اعمال می‌کنند که بزرگی این نیروها با مربع فاصله بین دو بار نسبت عکس و با حاصل‌ضرب اندازه بارها نسبت مستقیم دارد. این نیرو برای بارهای همنام دافعه و در مورد بارهای غیرهمنام جاذبه است (نیروی کولن).

آنچه گفته شد به افتخار شارل آرگوستن کولن (Chorles Augustim Coulumb) که از پیشروان الکتریسیته در قرن هیجدهم بود، به نام قانون کولن معروف است.

ترازوی پیچشی کولن

کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن می‌توانست نیرویی را که دو ذره باردار بر یکدیگر وارد می‌کنند، اندازه بگیرد. در ترازوی کولن میله‌ای دمبل مانند قرار دارد که به دو انتهای آن کره‌های کوچکی متصل شده است. این دمبل بوسیله یک رشته که از وسط دمبل می‌گذرد، آویخته شده است. هر گاه کره باردار دیگری را به یکی از کره‌های دمبل که قبلا باردار شده است، نزدیک کنیم، بر اساس قانون کولن با توجه به نوع بارها ، این دو یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند، بنابراین در اثر این نیرو دمبل خواهد چرخید و رشته تاب می‌خورد. با اندازه گیری زاویه انحراف دمبل می‌توان نیروی میان دو بار الکتریکی را سنجید. کاوندیش بعدها با الهام از ترازوی پیچشی کولن وسیله‌ای ساخت که برای اندازه گیری نیروی جاذبه گرانش بکار می‌رود (ترازوی کاوندیش).

به این ترتیب قانون کولن به صورت تجربی مورد تائید واقع شد. البته لازم به ذکر است که باور ما در مورد قانون کولن ، از نظر کمی مبتنی بر تجربه‌های کولن نیست. دقت اندازه گیریهای ترازوی پیچشی کولن به زحمت از چند درصد تجاوز می‌کند. به عنوان مثال ، چنین اندازه گیریهایی نمی‌تواند ما را متقاعد سازد که در رابطه قانون کولن توان فاصله بارها از یکدیگر دقیق برابر 2 است.

گستره عمل قانون کولن

قانون کولن در مورد بارهای نقطه‌ای بکار می‌رود. از لحاظ ماکروسکوپی بار نقطه‌ای باری است که ابعاد فضایی آن در مقایسه با هر طول دیگری در مسئله مورد نظر بسیار کوچک است. قانون کولن در مورد برهمکنش‌های ذرات بنیادی ، مانند پرتونها و الکترونها نیز صادق است. در مورد دفع الکترواستاتیکی میان هسته‌ها در فواصل بیشتر از نیز این قانون صدق می‌کند، اما در فواصل کمتر نیروهای پر قدرت و کوتاه‌برد هسته‌ای عمل می‌کنند.

مشخصات قانون کولن

نیرویی که قانون کولن بیان می‌کند، به نیروی کولن معروف است. نیروی کولن بسته به نوع بارهای الکتریکی می‌تواند جاذبه یا دافعه باشد. قانون کولن یک قانون تجربی است، ولی با وجود این شواهد تجربی و نظری هر دو نشان می‌دهند که قانون عکس مجذور فاصله‌ای کولن دقیق است. آنچه قانون کولن بیان می‌کند، یک رابطه تناسبی است. با ضرب کردن طرف دوم در یک ثابت تناسب این رابطه تناسبی به یک تساوی تبدیل می‌شود. مقدار ثابت تناسب بستگی به دستگاه یکایی دارد که مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به عنوان مثال ، در سیستم یکای گاوسی این مقدار ثابت را برابر یک فرض می‌کنند و یکای بار الکتریکی را به گونه‌ای انتخاب می‌کنند که رابطه با تجربه سازگار باشد. اما دستگاه SI که بار الکتریکی را بر حسب کولن ، فاصله را بر حسب متر و نیرو را بر حسب نیوتن بیان می‌کنند، ثابت تناسب باید کمیتی باشد که دارای بعد است. بوسیله آزمایشهای تجربی مقدار این ثابت تناسب بصورت زیر محاسبه می‌شود:
 



در بعضی از موارد به منظور ساده‌تر کردن محاسبه به جای مقدار فوق عبارت به ظاهر پیچیده را قرار می‌دهند که در آن کمیتی است که به عنوان ضریب گذردهی الکتریکی خلا معروف است و مقدار عددی آن برابر است.

برای حل مثال و تمرین از قانون کولن کلیک کنید.

اهمیت قانون کولن

مفهوم قانون کولن فراتر از توصیف نیروهای میان کره‌های باردار است. این قانون می‌تواند در فیزیک کوانتومی نیروهای الکتریکی که الکترونهای یک اتم را به هسته آن پیوند می‌دهد، نیروهایی که اتمها را به هم پیوند می‌دهند تا مولکول تشکیل شود و نیروهایی که برای تشکیل جامدات ، مایعات ، اتمها یا مولکولها را به هم پیوند می‌دهند، را به درستی توصیف کند. از این رو بیشتر نیروهایی که در زندگی روزمره خود با آنها سر و کار داریم، گرانشی نیستند، بلکه الکتریکی هستند.

در هسته اتم نیروی جدیدی وجود دارد که نه دارای ماهیت گرانشی است و نه الکتریکی. این نیروی جاذبه قوی که پروتونها و نوترونهای تشکیل دهنده هسته را به هم پیوند می‌دهد، نیروی هسته‌ای یا برهمکنش قوی هسته‌ای نام دارد. اگر این نیرو وجود نداشت، هسته در اثر نیروی دافعه کولنی قوی میان پروتونهای آن به یکباره متلاشی می‌شد.

منبع: دانشنامه رشد

  • کبیر فکور
  • ۰
  • ۰

حل تمرین کامل فیزیک 2 پایه یازدهم تجربی و ریاضی دوره دوم متوسطه توسط کار گروه کتاب فیزیک پایه یازدهم در 148 صفحه و با پاسخ تشریحی برای کلیه فصول این کتاب تدوین شده است. برای دانلود حل المسائل فیزیک پایه یازدهم تجربی و ریاضی به ادامه مطلب بروید.حل المسائل کامل فیزیک 2 پایه یازدهم تجربی و ریاضی  برای تعامل موثر و سازنده با کتاب درسی و افزایش کیفیت یادگیری برای دانش آموزان گرامی  آماده گردیده است.این حل المسائل شامل پاسخ تشریحی کلیه فصول کتاب درسی است که شامل مباحث زیر می باشد :

( فیزیک 2 رشته ریاضی چهار فصل و رشته تجربی 3 فصل اول فیزیک 2 رشته ریاضی می باشد )

فصل اول : الکتریسیته ساکن 

1ــ1 بار الکتریکی 
1ــ2 پایستگی و کوانتیده بودن بار الکتریکی
1ــ3 قانون کولن 
1ــ4 میدان الکتریکی
 1ــ5 میدان الکتریکی حاصل از یک ذره باردار
1ــ6 خطوط میدان الکتریکی
1ــ7 انرژی پتانسیل الکتریکی 
1ــ 8 پتانسیل الکتریکی 
1ــ9 میدان الکتریکی در داخل رساناها 
1ــ10 خازن 
1ــ11 خازن با دی الکتریک 
1ــ12 انرژی خازن

فصل دوم : جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم  

2ــ١ جریان الکتریکی
2ــ2 مقاومت الکتریکی و قانون اهم 
2ــ3 عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی
ٔ 2ــ4 نیروی محرکه الکتریکی و مدارها
2ــ5 توان در مدارهای الکتریکی 
2ــ6 ترکیب مقاومتها

فصل سوم : مغناطیس

3ــ 1 مغناطیس و قطب های مغناطیسی
3ــ2 میدان مغناطیسی 
ٔ3ــ3 نیروی مغناطیسی وارد برذره باردار متحرک در میدان مغناطیسى
3ــ4 نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان 
3ــ 5 میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی
3ــ6 ویژگیهای مغناطیسی مواد

فصل چهارم : القای الکترومغناطیسی و جریان متناوب(رشته ریاضی)

4ــ1 پدیده القای الکترومغناطیسی
4ــ2 قانون القای الکترومغناطیسی فاراده
4ــ3 قانون لنز
4ــ4 القاگرها
4ــ5 جریان متناوب 

در فیزیک، درک واقعی یک مفهوم یا اصل، با توانایی در به کار بردن آن اصل در مسئله های مختلف مرتبط است. فراگیری چگونگی حل مسئله ها اهمیت اساسی دارد، شما فیزیک را خوب فرا نمی گیرید مگر آنکه بتوانید آنچه را فرا گرفته اید درموقعیتهای مناسب به کار برید.برای حل انواع مختلف مسئله های فیزیک به روشهای متفاوتی نیازداریم. صرف نظر ازنوع مسئله ای که در دست دارید، گامهای کلیدی مؤثری وجود دارندکه بایدآنها را مراعات کنید.مهمترین آنها تسلط کافی به مفاهیم کتاب درسی می باشد و مرحله بعد استفاده از جزوات حل تمرین در کنار کتاب درسی که به تسلط و تعمیق یادگیری دانش آموزان کمک بسزایی می نماید و قدرت تحلیل و حل مسائل را افزایش می دهد با استفاده از این جزوه حل المسائل دانش اموزان گرامی می توانند به این دو گام مهم دست بیابند و باعث افزایش راندمان و کیفیت یادگیری خویش در درس فیزیک شوند.

دانلود

  • کبیر فکور