فیزیک یازدهم

جلسه دوم

کتاب فیزیک 2

کتاب فیزیک یازدهم، در دو رشته ریاضی و تجربی دارای مطالب مشابهی است.
کتاب فیزیک 2 ریاضی 4 فصل و تجربی 3 فصل
فصل چهارم فیزیک 2 ریاضی مشابه انتهای فصل سوم فیزیک 2 تجربی است.
تعداد صفحات کتاب فیزیک 2 ریاضی، 135 و تجربی 110
در هر جلسه بسته به محتوای صفحات، 3 تا 7 صفحه تدریس می شود.
مطالب و جملات مهم کتاب علامت زده شده اند و بخش مربوط به هر جلسه در انتهای درسنامه، جهت دانلود قرار داده شده.

الکتریسیتۀ ساکن

نمونه هایی که منشاء الکتریکی دارند:
- آذرخش
- درخشش لامپی کوچک
- آنچه اتم ها را به شکل مولکول به هم پیوند می دهد
- پیام های عصبی در دستگاه اعصاب
- قابلیت چسبیدن نوار سلوفان بر ظروف
- بالا رفتن یک مارمولک از دیوار
کشش بین کهربا و کاه، ناشی از یک نیروی الکتریکی است. در واقع واژه الکتریسیته از واژه یونانی الکترون گرفته شده است که به معنای کهرباست.

الکتروستاتیک

به مطالعه بارهای ساکن الکتریسیته ساکن یا الکتروستاتیک می گویند.
مطالب مربوط به این فصل:
چگونگی ایجاد بار الکتریکی در یک جسم
عوامل مؤثر بر نیروی الکتریکی بین دو بار الکتریکی ذرّه ای
میدان الکتریکی
انرژی پتانسیل الکتریکی
اختلاف پتانسیل الکتریکی
توزیع بار در یک جسم رسانا
کاربرد خازن ها

1 – 1 – بار الکتریکی

وقتی دو جسم با یکدیگر مالش داده می شوند، هر دوی آنها دارای بار الکتریکی می شوند و بر یکدیگر نیرو وارد می کنند
دو نوع بار الکتریکی وجود دارد
- این دو نوع بار الکتریکی توسط دانشمند آمریکایی بنیامین فرانکلین، بار مثبت + و بار منفی –
خنثی بودن یک جسم؛
- وقتی جمع جبری بارهای جسم صفر می شود

الف) وقتی دو میله شیشه ای را با پارچه ابریشمی مالش دهیم، همدیگر را دفع می کنند.

ب) وقتی دو میله پلاستیکی را با پارچه پشمی مالش دهیم، همدیگر را دفع می کنند.

پ) وقتی میلۀ پلاستیکی مالش داده شده با پارچه پشمی را به میله شیشه ای مالش داده شده با پارچه ابریشمی نزدیک کنیم، همدیگر را جذب می کنند.

الکتروسکوپ

نوع باری که دو جسم مختلف بر اثر مالش پیدا می کنند، به جنس آنها بستگی دارد.
باردار بودن یک جسم و نوع بار آن را می توانیم با الکتروسکوپ یا برق نما تعیین کنیم

کولُن – C

یکای بار الکتریکی درSI کولُن – C است
یک کولُن مقدار بار بزرگی است.
q(c)=I(A)t(s)
در یک آذرخش نوعی، باری از مرتبه10 کولُن به زمین منتقل می شود
در مالش شانه پلاستیکی با موهای سر، بارهای منتقل شده از مرتبه نانوکولن هستند.

پرسش 1 - 1

پرسش

چرا وقتی روکش پلاستیکی را روی یک ظرف غذا می کشید و آن را در لبه های ظرف فشار می دهید، روکش در جای خود ثابت باقی می ماند؟

جواب

پوشش پلاستیکی، بخشی از الکترون های روی لبه را به سمت خود می کشد و آن بخش را باردار مثبت می کند. آنگاه، پوشش که دارای بار منفی است و لبه که دارای بار مثبت است، یکدیگر را جذب خواهند کرد.

پایستگی و کوانتیده بودن بار الکتریکی

در یک اتم خنثی، تعداد الکترون ها برابر با تعداد پروتون های هسته است.
جمع جبری همه بارها (بار خالص) دقیقا برابر با صفر است.
در تجربه هایی مانند مالش اجسام به یکدیگر، الکترون ها تولید نمی شوند و یا از بین نمی روند، بلکه صرفاً از جسمی به جسم دیگر منتقل می شوند.
اندازه بار منفی الکترون دقیقاً برابر با اندازه بار مثبت پروتون است.
این مقدار را بار بنیادی (e) می گویند که برابر است با

𝑒=1.60217653 ×10⁻¹⁹ C ≅1.60 ×10⁻¹⁹ C

پرسش 1 - 2

پرسش

در شکل زیر همه اجسام دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی هستند. با توجه به جهت حرکت سه مورد اول، جهت حرکت دو گزینه باقی مانده چگونه می باشد!؟

جواب

A و B همدیگر را جذب می کنند پس غیرهم نام هستند. A و C هم همدیگر را جذب می کنند پس غیرهم نام هستند. A و D هم همدیگر را دفع می کنند پس هر دو هم نام هستند. در نتیجه B و C حتما همدیگر را دفع می کنند چون هم نام هستند. و B و D همدیگر را جذب می کنند چون غیر هم نام هستند.

انتقال الکترون

در هنگام مالش، با انتقال تعدادی الکترون از یک جسم به جسمی دیگر، تعادل بارها در اتم خنثی بر هم می خورد
به دست آوردن یا از دست دادن الکترون دو جسم در تماس با یکدیگر را می توان براساس جدولی موسوم به سری الکتریسیته (تریبوالکتریک) معلوم کرد
در جدول سری الکتریسیته مواد پایین تر، الکترون خواهی بیشتری دارند
مثلا اگر تفلون با نایلون مالش یابد، الکترون ها از نایلون به تفلون منتقل می شوند.

دو اصل مهم بارهای الکتریکی

1- اصل پایستگی بار
- مجموع جبری همه بارهای الکتریکی در یک دستگاه منزوی ثابت است؛ یعنی بار می تواند از جسمی به جسم دیگر منتقل شود، ولی هرگز امکان تولید یا نابودی یک بار خالص وجود ندارد.
2- اصل کوانتیده بودن بار
- در تجربه هایی مانند مالش اجسام به یکدیگر اگر جسم خنثی الکترون به دست آورد یا از دست بدهد، همواره بار الکتریکی مشاهده شده جسم، مضرب درستی ازبار بنیادیe است
q=±ne , n=0,1,2

پرسش 1 - 3

پرسش

عدد اتمی اورانیوم 92 = Z است. بار الکتریکی هسته اتم اورانیم چقدر است؟ مجموع بار الکتریکی الکترون های اتم اورانیم (خنثی) چه مقدار است؟ بار الکتریکی اتم اورانیم (خنثی) چقدر است؟

جواب

z=p=e=92 →q⁺=±ne=+92×1.6×10^-19 C=1.47×10^-17

اتم اورانیم به همین تعداد الکترون دارد که مقدار آن منفی مقدار بالا می شود. بار الکتریکی اتم اورانیم (خنثی) مجموع این دو بار و بنابراین صفر است.