توزیع بار در رسانا - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
1 - توزیع بار در اجسام نارسانای الکتریکی
لازم است تفاوت اجسام رسانا و نارسانا را بررسی کنیم. ابتدا جسم نارسانا را در نظر می گیریم. جسم نارسانای الکتریکی، جسمی است که بار الکتریکی نمی تواند در آن جابجا شود. یعنی اگر به جسم نارسانا مقداری بار الکتریکی بدهیم در همان جا می ماند.
این اجسام به عنوان عایق به کار می روند. و اهمیت زیادی در مبحث الکتریسیته دارند. مانند: لاستیک، چوب خشک، پلاستیک، شیشه
در جسم رسانا بارهای الکتریکی می توانند جابجا شوند. مانند فلزات و کربن در حالت گرافیت( کربن در حالت الماس، نارسانا است). علت رسانا بودن فلزات و گرافیت وجود الکترون آزاد است.
بهترین رسانا فلز نقره است. بعد از آن مس بعد طلا و بعد آلومینیوم است. فلز مس به علت ارزان بودن و فلز طلا به علت اینکه زنگ نمی زند در مدارات کاربرد دارد. اما فلز نقره سیاه می شود و رسانایی آن کمتر می شود.
2 - چرا بار الکتریکی در سطح خارجی جسم رسانا پخش می شود؟
جسم رسانا جسمی است که بار الکتریکی می تواند در آن جابجا شود. بنابراین وقتی که به جسم رسانا بار الکتریکی داده می شود. این بار جابجا شده و طوری قرار می گیرد که بیشترین فاصله را از یکدیگر داشته باشند. به همین دلیل بار الکتریکی به سطح جسم رسانا منتقل می شود. زیرا در این صورت، بیشترین فاصله را از یکدیگر دارند.اگر داخل جسم رسانا یک حفره باشد. در جدار حفره بار جمع نمی شود. بلکه بار در جدار خارجی قرار می گیرد.
آزمایش ظرف رسانای فارادی(فرانکلین)فارادی در یک آزمایش، یک گلوله باردار را داخل یک ظرف فلزی قرار داد. جزئیات این آزمایش را شرح دهید.
فارادی از یک ظرف فلزی رسانا استفاده کرد. در این آزمایش دستگیره در، و نخ متصل به جسم عایق هستند. در زیر این ظرف نیز یک عایق قرار داده شده است تا بارها تخلیه نشوند. به شکل دقت کنید.
- مرحله اول( شکل 1 ) یک گلوله رسانای باردار را به داخل ظرف برد. نخ متصل به این جسم عایق است تا بار آن تخلیه نشود.
- مرحله دوم( شکل 2 ) وقتی که در ظرف بسته می شود و جسم باردار به دیواره داخلی ظرف تماس داده می شود. بار به سطح خارجی ظرف منتقل می گردد.
- مرحله سوم( شکل 3) وقتی در ظرف را باز می کنیم می بینیم که گلوله هیچ باری ندارد در واقع بار آن به ظرف منتقل شده است.
آزمایش قفس فارادی چیست؟
فارادی در 1863 شخصی را داخل یک قفس فلزی رسانا قرار داد. و به آن بار شدیدی القا کرد. طوری که جرقه های شدیدی زده می شد. اما شخص آسیبی ندید. علت این است که بار الکتریکی در سطح خارجی قفس جمع می شود و از آنجا به زمین منتقل می گردد.
3 - چرا پتانسیل داخل جسم رسانا مقدار ثابتی است؟
زیرا اگر ثابت نباشد اختلاف پتانسیل ایجاد می شود. این اختلاف پتانسیل باعث حرکت بار می شود. در حالی که بارها به تعادل رسیده اند و حرکت نمی کنند. و این نشان می دهد که اختلاف پتانسیل صفر است. وقتی اختلاف پتانسیل، در تمام نقاط رسانا صفر باشد یعنی پتانسیل آن رسانا مقدار ثابتی است.
4 - چرا بار الکتریکی در نقاط نوک تیز رسانا بیشتر جمع می شوند.
هر چه انحنای سطح رسانا کمتر باشد بارهای الکتریکی می توانند نیروی موثر بیشتری برهم وارد کنند و بیشتر از هم فاصله بگیرند اما در نقاط نوک تیز نیروی دافعه موثر کمتری به هم وارد می کنند. در واقع دیواره های جسم این نیرو را خنثی می کنند. به همین دلیل در نقاط نوک تیز در جسم رسانا بار بیشتری جمع می شود.
5 - چرا میدان الکتریکی داخل رسانا صفر است؟
در داخل رسانا میدان الکتریکی صفر است. زیرا اگر صفر نباشد داخل رسانا الکترون های آزاد وجود دارند و این الکترون ها تحت تاثیر میدان باید همیشه جابجا شوند. در حالی که چنین اتفاقی نمی افتد( جابجایی الکترون را با چرخش الکترون به دور هسته اشتباه نگیرید).
6 - خطوط میدان الکتریکی بر سطح رسانا عمود است.
علت اینکه خطوط میدان الکتریکی بر سطح رسانا عمود است این است که اگر عمود نباشد باید مولفه این میدان مماس بر سطح جسم رسانا باشد. بنابر این بر بارها و یا الکترون های آزاد سطح رسانا نیرو وارد می کند و آنها را به حرکت در می آورد. اما چنین اتفاقی نمی افتد.
7 - تراکم خطوط میدان در جسم رسانا
تراکم خطوط در نقاط نوک تیز رسانا، بیشتر است. زیرا همچنان که قبلا گفتیم در نقاط نوک تیز، بار بیشتری جمع می شود و بنابراین در آنجا میدان قوی تر است پس خطوط به هم نزدیک تر هستند.
بخش نظرات