تبلیغات
فیزیک دبیرستان در ایوان غرب
<

فیزیک دبیرستان در ایوان غرب
آرامش چیست؟ نگاه به گذشته و شکر خدا... نگاه به آینده و اعتماد بخدا... نگاه به اطراف و جستجوی خدا... نگاه به درون و دیدن  
نویسندگان
ق
فال امروز

استخاره آنلاین با قرآن کریم


تعبیر خواب آنلاین

  م

خدمات وبلاگ نویسان-بهاربیست

م


یزیک 1 فصل 3

       

 

 الكتریسیته

 الكتریسیته از كلمه یونانی الكترون به معنی كهربا گرفته شده است.چرا كه هرگاه كهربا را با پارچه پشمی مالش دهیم، اجسام سبكی مانند كاه را به خود جذب می كند.

 ماهیت الكتریسیته

 ماهیت الكتریسیته به دلیل وجود بارهای الكتریكی در اتمهای ماده است. در نظریه امروزی اتمی، اتم تشكیل یافته است از یك هسته مركزی كه دارای دو نوع ذره پروتون با بار مثبت و نوترون بدون بار است و ذرات بسیار ریزی بنام الكترون با بار منفی كه به دور هسته می چرخند.

 

 

انواع الكتریسیته

الكتریسیته  دو نوع است : الكتریسیته ساكن و الكتریسیته جاری.

س: الكتریسیته ساكن چگونه است؟

ج: هر گاه الكتریسیته تولید شده در محل تولید باقی بماند آنرا الكتریسیته ساكن می نامند.

س: الكتریسیته جاری چگونه است؟

ج: از حركت الكترونها، الكتریسیته جاری به وجود می آید.

س: بار الكتریكی چیست؟

ج: چرخش الكترون به دور هسته در اثر وجود نیروی الكتریكی بین آنهاست و نیز بعضی از اجسام تحت شرایط خاصی بر هم نیروی جاذبه یا دافعه الكتریكی وارد می كنند. عامل این نیروها به سبب خاصیتی است كه بطور ذاتی در الكترونها وجود دارد. لذا آن كمیت فیزیكی كه این خاصیت را توصیف و بزرگی نیروی حاصل از آنها را تعیین می كند، بار الكتریكی نامیده می شود.

 

 بقیه در ادامه مطلب

 




 

 

Eتذكر: ماهیت بار الكتریكی تا كنون شناخته نشده است.

    وسیله های آزمایش : دو تیغه ی شیشه ای - دو تیغه ی پلاستیکی - پارچه پشمی و ابریشمی - نخ - پایه دو عدد برای آویزان کردن تیغه ها .
    ١- تیغه ی شیشه ای را با پارچه ی ابریشمی مالش دهید و به خرده های کاغذ نزدیک کنید  . چه اتفاقی رخ می دهد ؟
    ٢- همین آزمایش را با تیغه ی پلاستیکی انجام دهید و مشاهده های خود را بیان کنید .

    ٣- تیغه ی شیشه ای را با پارچه ی ابریشمی مالش دهید و آن را از گرانیگاه به وسیله ی نخ خشک آویزان کنید .
سپس تیغه ی شیشه ای دیگری را با پارچه ی ابریشمی مالش داده و به تیغه ی شیشه ای آویخته شده نزدیک کنید ، چه اتفاقی رخ می دهد ؟  

 

    ٤- همین آزمایش را با دو تیغه ی پلاستیکی که با پارچه ی پشمی مالش داده اید تکرار کنید و مشاهده های خود را بیان کنید. 

    ٥- آزمایش را با یک تیغه ی شیشه ای و یک تیغه ی پلاستیکی انجام دهید .
نتیجه های تجربه ها ی انجام شده را بنویسید و ربایشی یا رانشی بودن نیرو ها را مشخص کنید .

جواب :

1: تیغه شیشه ای خرده های كاغذ را می رباید و اندكی بعد آنها را رها می سازد.

2- تیغه پلاستیكی نیز ابتدا خرده های كاغذ را می رباید و بعد از مدتی آنها را رها می سازد.

3- بعلت هم نوع بودن بار تیغه های شیشه ای( هر دو مثبت) تیغه آویخته توسط تیغه دیگر رانده می شود.

4- مثل حالت قبل تیغه های پلاستیكی كه هر دو بار منفی دارند یكدیگر را می رانند.

5- در این حالت به دلیل غیر هم نوع بودن بارهای تیغه ها، یكدیگر را می ربایند.

 

 

 قانون پایستگی بار الكتریكی

 بار الكتریكی از هیچ به وجود نمی آید و از بین هم نمی رود، فقط از یك جسم به جسم دیگر منتقل می شود. این بیان را پایستگی بار الكتریكی می نامند.

س: چند نوع بار الكتریكی وجود دارد؟

ج: دو نوع: بار منفی( بار الكترون با علامت e- ) و بار مثبت ( بار پروتون با علامت e+ ).

س: بارهای الكتریكی الكترون و پروتون چه فرقی با هم دارند؟

ج: از نظر مقدار یكی هستند اما علامتهای مخالف هم دارند. توجه كنید كه در نظر گرفتن علامتهای منفی و مثبت برای بارهای الكتریكی الكترون و پروتون یك اتمی قراردادی است و برای طبیعت این علامتها مفهومی ندارند.

               

 

س: كمترین مقدار بار الكتریكی در طبیعت چقدر است؟

ج: اندازه بار الكتریكی یك الكترون( یا یك پروتون) به عنوان یكای طبیعی بار الكتریكی یعنی كوچكترین بار الكتریكی موجود در ماده در نظر گرفته می شود و مقدار آن برابر است با:

به این ترتیب هر بار الكتریكی( مثل q) مضرب صحیحی از این بار پایه خواهد بود یعنی:

یك عدد صحیح و مثبت است.

س: از رابطه q=n e چه نتیجه اساسی در فیزیك حاصل می شود؟

ج: این رابطه نشان می دهد بار الكتریكی نیز مانند ماده ساختمان دانه ای دارد. یعنی همانطور كه ماده از ذرات ریزی بنام اتم درست شده است، بار الكتریكی نیز از ذراتی بنام الكترون(یا پروتون) تشكیل یافته است.

 یكای بار الكتریكی در سیستم SI

 یكای بار الكتریكی در SI كولن است كه با حرف نشان می دهند.

س: بار الكتریكی خالص یعنی چه؟

ج: یك اتم در حالت عادی از نظر الكتریكی خنثی است. یعنی تعداد بارهای مثبت و منفی آن با هم برابرند. اگر این تعادل را با گرفتن یا دادن الكترون به اتمهای یك جسم برهم بزنیم، دیگر جسم از نظر بار الكتریكی خنثی نخواهد بود. در این  حالت می گوییم جسم دارای بار الكتریكی خالص است. به عبارت دیگر بارهای الكتریكی خنثی نشده یك جسم را بار الكتریكی خالص می نامند.

Eتذكر: توجه كنید وقتی كه یك اتم الكترون اضافی دریافت می كند دارای بار الكتریكی خالص منفی می شود و اگر الكترون از دست بدهد به دلیل وجود پروتونهای اضافی خنثی نشده،بار الكتریكی خالص آن مثبت خواهد بود.

س: نیروی الكتریكی چگونه است؟

ج: نیرویی را كه اجسام دارای بار الكتریكی به یكدیگر وارد میكنند، نیروی الكتریكی می نامند.

س: قانون بنیادی الكتریسیته ساكن چگونه است؟

ج: بارهای الكتریكی همنوع یكدیگر را می رانند و بارهای الكتریكی نا همنوع یكدیگر را می ربایند. به عبارت دیگر دو بار مثبت و منفی یكدیگر را می ربایند و دو بار مثبت یا دو بار منفی یكدیگر را می رانند.

                   

س: روشهای تولید الكتریسیته ساكن كدامند؟

 

ج: به دو روش می توان الكتریسیته ساكن تولید كرد: روش مالش و روش القاء.

س: تولید الكتریسیته ساكن یا باردار كردن به طریقه مالش چگونه است؟

ج: این روش مناسب اجسام نا رسانا است. هنگامی كه دو جسم نارسانا بر روی هم مالیده می شوند، به علت اصطكاك و گرمای تولید شده، الكترونهای آن جسمی كه سست ترند از اتمهای خود كنده شده و بر روی جسم دیگر منتقل می شوند. در این حالت در جسمی كه الكترون از دست داده بار مثبت(+) و در جسمی كه الكترون گرفته است، بنا به قانون پایستگی بار الكتریكی، به همان مقدار بار منفی(-) به وجود می آید. مثلاً در صورتی كه یك میله پلاستیكی( یا ابونیتی) را به پارچه پشمی مالش  دهیم، الكترونها از پارچه به میله پلاستیكی منتقل شده و میله بار منفی و پارچه بار مثبت خالص پیدا می كند. یا اگر به جای میله پلاستیكی از میله شیشه ای استفاده كنیم، برعكس حالت قبل شیشه بار مثبت و پارچه بار منفی پیدا می كند.

 

 

 

 

 

  پاسخ به سوال شما

چرا وقتی كه میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش میدهیم شیشه دارای بار مثبت ولی وقتی میله پلاستیكی را به پارچه پشمی مالش میدهیم میله پلاستیكی دارای بار منفی میشود؟

جواب: 

میدانیم که: جسمی که انرژی یونیزاسیون آن کمتر است ، الکترون  از دست می دهد و بار الکتریکی آن مثبت می شود.

لذا ،میله شیشه ای در اثر مالش با پارچه ابریشمی بار مثبت می گیرد ، زیرا انرژی یونیزاسیون میله شیشه ای کمتراز پارچه ابریشمی است.

میله پلاستیکی نیز در اثر مالش با پارچه پشمی بار منفی میگیرد ؛ چون انرژی یونیزاسیون آن از پارچه پشمی بیشتر است.

 

در شكل مقابل بجای میله ابونیتی از ورقه PVC كه همان خاصیت را دارد استفاده شده است .

 

نتیجه های 5 آزمایش شماره 1  را تفسیر كنید و چگونگی باردار شدن تیغه ها و رانده شدن تیغه های همنوع را از یكدیگر و ربایش تیغه های غیر همنوع را توضیح دهید.

پاسخ: هنگام مالش تیغه ها به پارچه، الكترونها از تیغه شیشه ای به پارچه و از پارچه به تیغه پلاستیكی منتقل می شوند. در نتیجه تیغه شیشه ای بار مثبت و تیغه پلاستیكی بار منفی پیدا می كنند. به این ترتیب وقتی دو تیغه شیشه ای  یا دو تیغه پلاستیكی را به هم نزدیك می كنیم یكدیگر را می رانند، اما تیغه های غیر همنوع یعنی شیشه ای و پلاستیكی یكدیگر را می ربایند.

 وسیله های آزمایش : بادکنک - شانه ی پلاستیکی - نخ - پارچه ی پشمی .
    ١- چگونه می توانید بادکنکی را بدون استفاده از هر نوع چسبی به دیوار بچسبانید ؟ 
برای آنکه بادکنک زمان بیشتری به دیوار بچسبد چه می کنید ؟ 
    ٢- یک شانه ی پلاستیکی را با یک پارچه ی پشمی مالش دهید و نزدیک شیر آبی که آب با فشار کم از آن خارج می شود نگه دارید .چه مشاهده می کنید ؟
مشاهدهای فوق را بنویسید و به کلاس گزارش کنید .


 
                              

 

جواب:

1: بادكنك را كه از جنس پلاستیك است به پارچه پشمی مالش می دهیم تا باردار شود و سپس آنرا به دیوار می چسبانیم در اثر القای الكتریكی بادكنك به دیوار می چسبد. برای اینكه بادكنك مدت بیشتری بر روی دیوار بماند باید آنرا به دفعات بیشتری به پارچه پشمی مالش دهیم.

2- در اثر مالش شانه با پارچه پشمی در آن بار الكتریكی منفی ایجاد می شود. در این حالت اگر شانه را به باریكه آب نزدیك كنیم در اثر القای الكتریكی آنرا بطرف خود می كشد.

 

 

الف- موهای تمیز و خشك خود را با یك شانه پلاستیكی خشك شانه كنید چرا موهای شما مرتب نمی شوند و به دنبال شانه بلند می شوند؟

ب- با یك پارچه خشك، صفحه تلویزیون را تمیز كنید. چرا پرزهای پارچه به صفحه تلویزیون می چسبند؟

پ- در تاریكی لباس خود را از تن بیرون آورید، چرا جرقه زده می شود؟

 

پاسخ الف: در اثر تماس شانه با مو، شانه بار منفی و مو بار مثبت پیدا می كنند.  به این علت موها به طرف شانه كشیده شده و از حالت مرتب خارج می شوند.

پاسخ ب:  صفحه تلویزیون از جنس شیشه است. هنگام تمیز كردن، الكترونها از پارچه به صفحه تلویزیون منتقل می شوند. در نتیجه به علت غیر همنوع بودن بار این دو، پرزهای پارچه به صفحه تلویزیون می چسبند.

پاسخ پ: هنگام درآوردن لباس در اثر مالش لباس های رویی با لباسهای زیری، الكترونها رد و بدل شده و موجب زدن جرقه می شوند.

 

س: اجسام رسانا و نارسانای الكتریكی چگونه اند؟

ج: پاره ای از مواد مثل فلزات به راحتی الكتریسیته را از خود عبور می دهند. در این مواد الكترونها با دریافت اندكی انرژی از اتمهای خود كنده شده و به حركت در می آیند. این مواد را رسانای الكتریكی می نامند. اما پاره ای مواد دیگر مثل چوب و پلاستیك الكتریسیته را به راحتی از خود عبور نمی دهند. الكترونهای این مواد برای كنده شده از اتمهایشان به انرژی زیادی نیاز دارند و به این علت به حركت در آوردن آنها خیلی مشكل است. اینگونه مواد را نارسانای الكتریكی می گویند.


    وسیله های آزمایش : میله ی مسی - پارچه - الکترو سکوپ .
    یک میله ی مسی کوچک را گرفته و تلاش کنید که با مالش دادن آن توسط یک پارچه ، در آن بار الکتریکی ایجاد کنید . آیا بار الکتریکی در آن ایجاد می شود ؟ چرا ؟ برای اطمینان ، میله ی مسی را پس از مالش ، به کلاهک الکتروسکوپ بدون باری تماس دهید و مشاهده ی خود را بنویسید .

جواب: در اثر مالش میله مسی با پارچه در آن بار الكتریكی ایجاد می شود. اما به دلیل رسانا بودن میله و نیز دست ما، بارهای آن از طریق دست و بدن ما به زمین منتقل می شوند. در این حالت اگر میله را به كلاهك الكتروسكوپ بدون باری تماس دهیم ورقه های آن حركت نمی كنند.

 الكترون آزاد

 در اجسام فلزی الكترونها به راحتی از اتمهای خود جدا می شوند و در درون جسم به حركت در می آیند و موجب رسانایی الكتریكی می شوند. این الكترونها را الكترنهای آزاد می نامند.

 

1- چرا آزمایش های الكتریسیته ساكن در روزهای سرد و خشك، نتیجه بهتری می دهد؟

2- چرا در بعضی مواد مانند پلاستیك و نایلون بهتر از سایر مواد می توان بار الكتریكی ایجاد كرد؟

جواب 1: آب اندكی خاصیت رسانایی دارد و به این علت هوای مرطوب نیز كمی خاصیت رسانایی پیدا می كند. در هوای گرم، رطوبت هوا زیاد می شود. در این حالت الكتریسیته ای كه در اثر مالش در یك جسم ایجاد شده است، از طریق هوای مرطوب به اجسام دیگر منتقل می شود و مانع از انجام مطلوب آزمایش ها می گردد. در هوای سرد از رطوبت هوا كاسته می شود و رسانایی هوا ناچیز می گردد. در این حال آزمایش های مربوط به الكتریسیته ساكم را بهتر می توان انجام داد.

جواب 2: موادی مثل پلاستیك و نایلون نارسانای الكتریكی هستند. بنابراین هنگامی كه در اثر مالش در آنها بار الكتریكی ایجاد می شود، این بار را در خود نگه داشته و به اجسام دیگر منتقل نمیكنند.

 

 

 

جمله های زیر را كامل كنید:

1- وقتی دو جسم به یكدیگر ............ داده می شود. بین آنها الكترون مبادله می شود.

2- با جا به جا شدن الكترونهای آزاد، بار الكتریكی درون ............... شارش می كند.

3- در یك جسم.............بار الكتریكی در محل ایجاد شده باقی می ماند.

4- نیرویی كه بارهای الكتریكی همنوع بر یكدیگر وارد می كنند .............. و نیرویی كه بارهای الكتریكی غیر همنوع بر یكدیگر وارد می كنند..............است.

پاسخ 1: وقتی دو جسم به یكدیگر مالش داده می شود. بین آنها الكترون مبادله می شود.

پاسخ 2:  با جا به جا شدن الكترونهای آزاد، بار الكتریكی درون جسم از یك نقطه به نقطه دیگر آن شارش می كند.

پاسخ 3:  در یك جسم نارسانا بار الكتریكی در محل ایجاد شده باقی می ماند.

پاسخ 4: نیرویی كه بارهای الكتریكی همنوع بر یكدیگر وارد می كنند رانشی و بارهای الكتریكی غیر همنوع  یكدیگر را می ربایند

١- می دانیم که تعداد الکترون های آزاد موجود در رسانا ها بسیار زیاد است .
به عنوان مثال در یک سانتیمتر مکعب مس درحدود ٢٢ ١٠ الکترون آزاد وجود دارد . 
آیا بزرگی این عدد را می توانید تصور کنید ؟ برای آنکه به بزرگی این عدد پی ببرید ، فرض کنید بخواهید این تعداد الکترون را بشمارید . شما در هر ثانیه قادر به شمارش چه تعداد الکترون هستید ؟ ٢، ١٠، ١٠٠، ١٠٠٠٠،… فرض کنید که در هر ثانیه بتوانید یک تریلیون یعنی١٢ ١٠ الکترون را بشمارید . چه مدت طول می کشد تا تمام الکترون های آزاد موجود در یک سانتیمتر مکعب مس را بشمارید ؟ برای محاسبه یک سال را تقریبا" برابر ٧ ١٠ *  ٣ ثانیه در نظر بگیرید .
٢- برای آنکه در جسم بدون باری ، بار الکتریکی  ( C ٦- ١٠ * ٤/٦ + ) ایجاد شود ، چه تعداد الکترون باید از آن گرفته شود ؟ 
٣- به تعداد پروتون های موجود در هسته ی اتم ، عدد اتمی گفته می شود و آن را با z نشان می دهند . عدد اتمی مس برابر ٢٩ است . بار الکتریکی هسته اتم مس چه اندازه است ؟  اتم مس چه اندازه بار الکتریکی منفی دارد ؟ بار الکتریکی اتم مس چه اندازه است ؟

جواب الف:                                                                 

 

سال

ب: بار یك الكترون  است. نتیجه می شود:

الكترون 

پ: بار یك پروتون برابر است با:   .نتیجه می شود:

بار هسته   

در اتم مس تعداد الكترونها با تعداد پروتونها برابر است. الكترونها نیز به همان اندازه پروتونها بار الكتریكی دارند اما با علامتمنفی. بنابراین بار الكتریكی منفی اتم مس برابر   است. از طرفی چون در اتم مس مقدار بار الكتریكی مثبت پروتونها با مقدار بار الكتریكی منفی الكترونها برابر است، پس اتم مس از نظر بار الكتریكی خنثی خواهد بود.

 

س: القاء بار الكتریكی چگونه است؟

ج: تعریف: ایجاد بار در رساناها بدون تماس به یكدیگر، القاء بار نامیده می شود.

 

 وسیله های آزمایش : دو کره ی فلزی - پایه های عایق - تیغه ی پلاستیکی - تیغه ی شیشه ای .
    ١- دو کره ی فلزی را که روی پایه های نارسانا ( چوبی ) قرار دارند مطابق شکل ( ٣-٢ الف ) در تماس با یک دیگر قرار دهید . اگر این وسیله ها را در اختیار ندارید می توانید دو تیغه ی فلزی کوچک را انتخاب و آن ها را توسط دو نخ خشک آویزان کنید و یا دو کاسه زنگ دوچرخه را روی پایه های نارسانا (مثلا" چوبی) نصب کنید . با تماس دست به آن ها مطمئن شوید که بدون بار الکتریکی اند .
    ٢- یک تیغه ی پلاستیکی را با پارچه ی پشمی مالش دهید . چه نوع بار الکتریکی پیدا می کند ، منفی یا مثبت ؟ 
    ٣- مطابق شکل ( ٣-٢ ب ) تیغه ی پلاستیکی را به کره ی A نزدیک کنید . 

 

شکل ٣-٢- بار دار کردن به روش القا

 ٤- بدون آنکه مکان تیغه ی پلاستیکی را تغییر دهید ، پایه ی چوبی کره ها را گرفته و دو را از هم جدا کنید . 
    ٥- تیغه ی شیشه ای را با پارچه مالش دهید و از گرانیگاه به وسیله ی نخ خشکی آویزان کنید . تیغه ی شیشه ای دارای چه نوع بار الکتریکی است ؟ 
    ٦- هر یک از دو کره ی A و B را به طور جداگانه به تیغه ی شیشه ای نزدیک کنید .آنچه را که مشاهده می کنید یاد داشت کنید . 

جواب 1و2و3و4: در اثر مالش تیغه پلاستیكی با پارچه پشمی در آن بار منفی ایجاد می شود. وقتی این تیغه را كنار كره های فلزی بهم چسبیده قرار دهیم،در اثر القای الكتریكی، بارهای منفی كره رانده شده و به سطح دورتر كره می روند و در عوض بارهای مثبت در كره و در سطح مقابل تیغه جمع می شوند. اگر در این حالت كره ها را از هم جدا كنیم، در كرهبار خالص مثبت و در كره Bبار خالص منفی ایجاد می شوند.

5و6: در اثر مالش تیغه شیشه ای با پارچه پشمی در آن بار مثبت ایجاد می شود. اگر آنرا آویزان كنیم و كره ها را به ترتیب به تیغه نزدیك نماییم مشاهده می كنیم كره تیغه را می راند و كره تیغه را می رباید. این امر تأیید می كند كه كره بار مثبت و كره بار منفی دارد.

س: تولید الكتریسیته ساكن به طریقه القاء چگونه است؟

ج: مطابق شكل روبرو، میله باردار( ) را به كره فلزی با پایه عایق نزدیك می كنیم. دراثر نیروی الكتریكی بارهای مثبت و منفی آن از هم جدا می شوند.سپس با تماس كره به زمین توسط انگشت، بارهای منفی آن را تخلیه می كنیم. بعد تماس كره با زمین را قطع كرده و میله ( )  را از آن دور می نماییم. در كره بار خالص مثبت باقی می ماند. (در صورتی كهبار میله مثبت باشد، بار ایجاد شده در كره منفی خواهد بود).

 

 

 

روش قبل را با دو كره فلزی نیز می توان انجام داد. در اشكال زیر مراحل انجام این عمل نشان داده شده است:

با نزدیك شدن میله باردار( با بار منفی) به كره ها، به علت نیروی الكتریكی، بارهای مثبت و منفی كره ها  از هم دور می شوند. سپس كره ها را از هم جدا می كنیم و بعد میله را نیز دور می كنیم. ملاحظه می شود در كره بار خالص منفی و در كره بار خالص مثبت ایجاد می شود.






[ جمعه 28 بهمن 1390 ] [ 04:35 ب.ظ ] [ Geophysics شرفی ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

این وبلاگ به بررسی فیزیک دبیرستان می پردازد . متن های این وبلاگ برای دانش آموزان و دانش جویان بسیار مفید است . تمام متن های این وبلاگ دارای تصاویر زیبا و جذاب مرتبط با متن ارسال شده هستند که بحث آموزش را بسیار آسان می کند به همین جهت دبیران فیزیک نیز می توانند استفاده مناسبی از این وبلاگ کنند .
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :
CENTER>
مشاهده جدول کامل لیگ برتر ایران