دانلود پاورپوینت جزوه درسی فیزیک 1

\n

جزوه درسی فیزیک پایه2

\n

\n

عنوان های پاورپوینت  : 

\n

\n

\n

جزوه درسی فیزیک 1

\n

 منابع:

\n

هدفهای رفتاری :

\n

فصل  اول

\n

الکتروستاتیک:

\n

دید کلی

\n

تاریخچه:

\n

برای مثال

\n

قانون بقای بار الکتریکی

\n

همچنین…

\n

خواص بارهای الکتریسیته

\n

معنی جریان

\n

اجسام رسانا و نارسانا

\n

پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا

\n

بار الکتریکی :

\n

مجموع بارهای یک جسم همیشه صفر می شود

\n

انواع توزیع بار :

\n

ج ) توزیع بار الکتریکی در یک جسم دوبعدی : در این گونه توزیع بار ، بار الکتریکی بر روی یک سطح توز یع می شود . از مشخصه های این توزیع بار وجود مساحت و مقدار بار است .

\n

ممکن است بار الکتریکی  به صورت یکنواخت یا به صورت غیر یکنواخت بر روی یک جسم یک بعدی توزیع شده باشد .

\n

چگالی توزیع بار در واحد طول:

\n

جسم همگن ( یکنواخت ) :

\n

مثال برای چگالی خطی متغیر:

\n

توزیع بار الکتریکی در یک جسم دوبعدی :

\n

ds برای اشکال مختلف :

\n

dsدر فضای قطبی :

\n

به عنوان مثال برای نیم دایره sبه این صورت به دست می آید:

\n

dsبرای برشی از یک دایره مسطح؟

\n

توزیع بار الکتریکی دراجسام  سه بعدی:

\n

تغیییرات  ناشی از خطوط راست

\n

حجم ناشی از خطوط راست و منحنی مانند استوانه :

\n

محاسبه قانون موجود بین بارهای نقطه ای(قانون کولن):

\n

 مقدمه

\n

خطوط میدان الکتریکی

\n

علت بسیار کوچک بودن بار آزمون

\n

علت صفر بودن میدان در داخل جسم رسانا

\n

میدان الکتریکی یکنواخت:

\n

میدان الکتریکی حاصل از انواع توزیع بار

\n

چگونگی انتگرال گیری در توزیعهای بار

\n

محاسبه نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی

\n

exp : محاسبه میدان الکتریکی برای یک میله ی باردار به طول و بار q بر روی عمود منصف این میله به فاصله ی h از میله .

\n

exp : در شکل زیر میدان را در نقطه ی A بدست آورید .

\n

ب ) محاسبه ی میدان برای یک جسم دو بعدی :

\n

اطلاعات اولیه

\n

روشی ساده برای محاسبه میدان

\n

رابطه شار با میدان الکتریکی

\n

رابطه ریاضی قانون گاوس

\n

بنابراین...

\n

به عنوان مثال

\n

خصوصیات بردار عمود بر سطح :

\n

شار الکتریکی

\n

چند رابطه ریاضی مفید

\n

محاسبه میدان الکتریکی اطراف ذره باردار

\n

اگر جسم دارای توزیع بار یکنواخت است از تناسب استفاده می شود .

\n

میدان در خارج از کره : (قانون گاوس)

\n

در مسائل قانون گائوس دو اختلاف اساسی میان جسم رسانا و نارسانا وجود دارد

\n

 به عنوان مثال در یک کره ی رسانا با بار q میدان داخلی صفر است پس فقط میدان خارجی در آن محاسبه می شود .

\n

اختلاف پتانسیل:

\n

ماهیت پتانسیل الکتریکی

\n

کاربرد پتانسیل الکتریکی در میدان الکتریکی

\n

مزیت استفاده از پتانسیل:

\n

سطوح هم پتانسیل

\n

محاسبه ی ظرفیت خازن کروی

\n

میدان در کره در راستای شعاع است

\n

به هم بستن خازنها

\n

اگر خازنها به صورت سری یا پشت سر هم در یک مدار قرار بگیرند معادل آنها به صورت زیر محاسبه خواهد شد .

\n

مثال اگر بین دو صفحه ی خازن یک ماده ی دی الکتریک به ضخامت x قرار داهیم ظرفیت خازن چقدر تغییر می کند .

\n

اگر دی االکتریک در فاصله بین دو صفحه خازن باشد:

\n

اگر ماده دی الکتریک عمود بر صفحات خازن باشد ظرفیت معادل از روشی دیگر بد ست می آید خواهیم داشت :

\n

مثال:در شکل زیر ظرفیت خازن معادل را بیابید .

\n

انرژی کامل : انرژی یک خازن بر حسب بار ذخیره شده در صفحات خازن  و ظرفیت و اختلاف پتانسیل به صورت زیر بیان می شود

\n

مثال:  یک ماده ی دی الکتریک را بین صفحات یک خازن قرار می دهیم برای این کار چقدر باید انرژی مصرف کنیم( منظور از انرژی مصرفی = کار انجام شده) :

\n

جریان الکتریکی:

\n

جریان الکتریکی در الکتریسته

\n

مطلبی در مورد جریان:

\n

اندازه گیری جریان الکتریکی

\n

پس این نکته را دریافتیم!

\n

تعریف ریاضی جریان:

\n

یک سوال !!آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟

\n

مثال :

\n

توجه : I وt هر دو اسکالرند ولی جریان شبه اسکالر است.در مسائل جهت جریان در خلاف جهت الکترونها در نظر گرفته می شود

\n

رابطه ریاضی چگالی جریان:

\n

مثال:

\n

مثال:  از درون جسمی جریانی برابر با 1- t 3 = I عبور می کند . از درون حفره ای به شعاع r در بازه ی زمانی S 2  تا S3 چند الکترون عبور کرده است ؟ جواب:

\n

قانون اهم:

\n

نکته:

\n

محاسبه رابطه ای برای مقاومت:

\n

مثال

\n

توان الکتریکی

\n

مدار الکتریکی:

\n

نکته دوم در مورد مدارها:

\n

یک روش حل برای مقاومت داخلی:

\n

مثال:

\n

به هم بستن مقاومت ها

\n

ب)به هم بستن مقاومت ها به صورت موازی

\n

مدارهای خازن ومقاومت

\n

تا کنون در مسائلی که مطرح شد

\n

محاسبات در مدار RC

\n

خازن در حال شارژ شدن :

\n

دشارژ یا تخلیه یک خازن

\n

اتصال مولد ها

\n

مغناطیس

\n

دو قطبی مغناطیسی

\n

در داخل، میله

\n

مواد به دودسته مغناطیسی تقسیم می شود

\n

ب-مواد غیر مغناطیسی

\n

موادمغناطیسی  به سه دسته تقسیم می شوند

\n

ب- مواد فرو مغناطیسی سخت

\n

ج-پارامغناطیس

\n

جهت انحراف یک ذره باردار متحرک در یک میدان مغناطیسی

\n

نیروی مغناطیسی:

\n

 سوال:

\n

تعیین جهت انحراف ذره  در میدان مغناطیسی

\n

تعیین جهت انحراف یک سیم حامل جریان در یک میدان مغناطیسی

\n

جهت نیرویی که از طرف میدان مغناطیسی بر یک سیم حامل جریان وارد می شود

\n

محاسبه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی:

\n

مثال : در شکل زیر بر سیم حامل جریان چه نیرویی وارد می شود ؟

\n

شار مغناطیسی

\n

مقدمه ای برای محاسبه شار

\n

یکای شار مغناطیسی

\n

قانون گاوس در مغناطیس

\n

طبق مطالبی که گفته شد:

\n

مقایسه قانون گاوس در الکتریسیته و مغناطیس

\n

در این صورت

\n

قانون آمپر

\n

اطلاعات اولیه در مورد قانون آمپر:

\n

در مغناطیس هم وضع بر همین منوال است

\n

\n

به عنوان مثال

\n

اهمیت قانون آمپر

\n

قانون القای فارادی

\n

اطلاعات اولیه در مرد قانون آمپر

\n

بیان قانون القای فارادی

\n

به بیان دیگر...

\n

یک مثال علمی از نیروی محرکه:

\n

القاگر

\n

ساختار القاگر

\n

اساس کار القاگر

\n

القاگر مدار LC

\n

معادلات ماکسول

\n

نگاه اجمالی

\n

تشریح معادلات ماکسول

\n

معادله دوم:

\n

\n \n\n \n\n

---

\n\nقسمت ها و تکه های اتفاقی از فایل\n\n \n\nتوجه : I و t هر دو اسکالرند ولی جریان شبه اسکالر است.در مسائل جهت جریان در خلاف جهت الکترونها در نظر گرفته می شود\n\nبرای اینکه بتوانیم مسائل مربوط به جریان را به نحوی اسانتر مورد بررسی قرار دهیم\n\nاز پارامتری به نام چگالی جریان استفاده می کنیم که بر اساس تعریف:\n\nنسبت شدت جریان به مساحت عبوری تعداد الکترونها در واحد زمان خواهد بود و\n\nاز لحاظ دیمانسیون (واحد)بر حسب  بیان می شود.\n\nجریان I یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانند جرم ، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب می‌شود\n\nدر حالی که کمیت ویژه دانستیه یا   چگالی جریان j   است که یک\n\nکمیت برداری  است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می‌باشد.\n\nدر صورتی که جریان الکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور\n\nیکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمام نقاط این مقطع برابر j = I/A است.\n\nدر این رابطه A مساحت سطح مقطع است.\n\nرابطه ریاضی چگالی جریان:\n\nدر مسائل مقدار چگالی جریان در هر قسمت از رسانا ثابت است\n\nاز این ثابت بودن می توان استفاده های مفیدی در حل مسائل انجام داد .\n\nمثال:\n\nاز سیمی با مقطع دایره ای جریان I عبور می کند اگر حفره ای به شعاع r در درون این جسم رسانا در نظر بگیریم جریان عبوری از داخل این حفره را بدست آورید .\n\nمثال:  از درون جسمی جریانی برابر با 1- t 3 = I عبور می کند . از درون حفره ای به شعاع r در بازه ی زمانی S 2  تا S3 چند الکترون عبور کرده است ؟ جواب:\n\nهنگامی که یک رسانا به یک منبع اختلاف پتانسیل متصل می شود از رسانا یک جریان الکتریکی عبور می کند .\n\nاگر تعداد اختلاف پتانسیل را زیاد کنیم مقدار جریان عبوری نیز زیاد خواهد شد به نحوی که اگر نمودار اختلاف پتانسیل را بر حسب جریان رسم کنیم به صورت یک خط راست درخواهد آمد\n\nکه شیب ان نمودار همیشه ثابت است و معرف پارامتر جدیدی است که به آن\n\nمقاومت الکتریکی\n\nیک رسانا می باشد\n\nاگر اختلاف پتانسیل معینی را یک بار به دو انتهای سیم مسی و بار دیگر به دو انتهای میله چوبی وصل کنیم، شدت جریانهای حاصل در هر لحظه با هم اختلاف زیادی خواهند داشت. خاصیتی از هادی را که اختلاف مزبور را باعث می‌شود، مقاومت الکتریکی گویند، که آن را با R نشان می‌دهند و\n\nمقدار آن برابر R = V/I است که در آن V اختلاف پتانسیل بین دو سر سیم و I جریان الکتریکی است.\n\nواحد مقاومت الکتریکی اهم یا ولت بر آمپر می‌باشد.\n\nاین مقاومت به    جریان و     اختلاف پتانسیل    وابسته نیست بلکه به 1_خصوصیات جسم و2_شرایط آزمایشگاهی   وابسته است\n\nدر این آزمایش اگر طول سیم را افزایش دهیم شیب نمودار تغییر می کند\n\nاگر ضخامت سیم را تغییر دهیم باز هم مقدار مقاومت تغییر می کند .\n\nاگر جنس سیم را عوض کنیم باز هم شیب نمودار تغییر\n\nمی کند و در نهایت اگر دمای آزمایشگاه را تغییر دهیم باز این شیب تغییر می کند .\n\nقانون اهم: که به نام کاشف آن جرج اهم نام گذاری شده است، بیان می دارد که نسبت اختلاف پتانسیل (یا افت ولتاژ) بین دو سر یک هادی (و مقاومت) به جریان عبور کننده از آن به شرطی که دما ثابت بماند، مقدار ثابتی است: V / I} = R   }\n\nنکته:\n\nخوشبختانه شرایطی که در آن قانون اهم صادق است، بسیار عمومی است.\n\n( قانون اهم هیچگاه برای ابزارهای دنیای واقعی کاملا دقیق نیست چرا که هیچ ابزار واقعی وجود ندارد که یک ابزار اهمی باشد).\n\nمعادله V / I = R حتی برای ابزارهای غیر اهمی هم صادق است اما در آن صورت دیگر مقاومت R یک مقدار ثابت نیست و به مقدار V وابسته است.\n\nبرای اینکه بررسی کنیم که آیا ابزاری اهمی است یا نه، می توان Vرا بر حسب I رسم کرد و نمودار بدست  آمده را با خط مستقیمی که از مبدا می گذرد مقایسه کرد.  معادله قانون اهم اغلب بصورت : V = I . R\n\nمحاسبه رابطه ای برای مقاومت:\n\nمثال\n\nسیمی را با مقطع دایره ای شکل با دستگاه پرس تبدیل به سیمی با همان طول اما مقطع مربع تبدیل می کنیم\n\nبا فرض اینکه محیط سطح مقطع تغییر نکند آیا مقاومت جسم بیشتر شده یا کمتر؟\n\nتوان الکتریکی\n\nیک مدار الکتریکی را در نظر می‌گیریم که حامل جریان I و ولتاژ V بوده و یک مقاومت Rدر آن قرار دارد.\n\nبار الکتریکی dq موقع عبور از مقاومت به اندازه Vdq ، از انرژی پتانسیل الکتریکی خود را از دست می‌دهد.\n\nطبق قانون بقای انرژی ، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری   مثلا گرما ظاهر می‌شود. گر در مدت زمان dt ، انرژی du حاصل شود، در این صورت داریم:P=du/dt\n\nدر این رابطه P ، توان الکتریکی است که دارای واحد وات می‌باشد. برای یک مقاومت می‌توان توان را به صورت زیر:\n\nP = RI2\n\nمدار الکتریکی:\n\nیک مدار الکتریکی ممکن است تشکیل شده باشد از یک مقاومت ،یک خازن و یاوسایل الکترونیکی دیگراز قبیل توربین، القاگر و … .\n\nدر یک مدار الکتریکی برای حرکت دادن ذرات باردار به یک منبع ، منبع تولید اختلاف پتانسیل نیاز است این منبع به نام نیروی محرکه نامگذاری می شود و با اندیس  نمایش\n\nمی دهند .\n\nبسته به اینکه در مدار چه عناصری وجود داشته باشند جریان به صورت های مختلفی بدست می آید\n\nاگر خازن در سیستم باشد جریان به صورت تابعی از زمان بیان خواهد شد .\n\n1_قانون اول : مجموع شدت جریان ورودی به یک گره برابر مجموع شدت جریانهای خروجی از آن گره می باشد یعنی مجموع جبری شدت جریانها در هر گره برابر صفر است که پایستگی بار الکتریکی در گره را نشان می دهد\n\n2_قانون دوم :در یک حلقه بسته مجموع اختلاف پتانسیل برابر صفر است کاربرد این قانون در مدار های الکتریکی به منظور تعیین اختلاف پتانسیل بین دو مدار است\n\n1- یک منبع اختلاف پتانسیل در مدار می تواند هم به عنوان یک عامل افزاینده ی اختلاف پتانسیل عمل کند و هم به صورت یک عامل کاهنده!\n\nاگر جهت حرکت با جهت جریان در منبع یکی باشد منبع در نقش یک عامل افزاینده اختلاف پتانسیل در سیستم عامل عمل می کند .\n\nاگر جهت حرکت خلاف جهت جریان باشد نیروی محرکه به صورت منفی در مسئله لحاظ می شود .\n\nنکته دوم در مورد مدارها:\n\nیک مقاومت همیشه به عنوان یک عامل کاهنده در سیستم مد نظر است مگر اینکه جهت حرکت در خلاف جهت جریان عبوری از آن مقاومت باشد .\n\nمثال: در مدار زیر جریان عبوری از مقاومت  را بیابید .\n\nمثال:  در شکل زیر جریان عبوری از مقاومت  را بیابید\n\nیک روش حل برای مقاومت داخلی:\n\nدر بعضی از مسائل دیده می شود که منبع نیروی محرکه دارای مقاومت داخلی است\n\nبرای حل آسان این مسئله از این روش استفاده می کنیم . r : مقاومت داخلی\n\nمثال:\n\nتمرین :در شکل اگر جریان عبوری از مقاومت  R3دو برابر جریان عبوری از مقاومت  R1باشد مطلوبست :\n\nالف: جریان عبوری از هر مقاومت\n\nب : مقدار مقاومت R3\n\nبه هم بستن مقاومت ها\n\nالف ) به هم بستن مقاومت ها به صورت متوالی یا سری\n\nهر گاه چند مقاومت را به صورت سری به هم ببندیم و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم اتصال مقاومت ها به صورت متوالی است مقاومت معادل به صورت زیر است\n\nب)به هم بستن مقاومت ها به صورت موازی\n\nهرگاه دو یا چند مقاومت را به طوری به هم اتصال دهیم یک سر همه مقاومت ها به نقطه  a و سر دیگر آن ها به نقطه b وصل شود اتصال مقاومت ها به صورت موازی است اگر مجموعه به اختلتف پتانسیل  v وصل شود مقاومت معادل به صورت زیر محاسبه می شود\n\nمدارهای خازن ومقاومت\n\nالف ) اگر یک خازن همراه یک مقاومت در مداری به صورت متوالی به دنبال هم بسته شوند و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم پس از شارر خازن جریان الکتریکی در مدار صفر و اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت صفر و اختلاف پتانسیل دو سر خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر پیل خواهد بود\n\nب ) اگر یک خازن را با یک مقاومت موازی ببندیم و مجموعه را به اختلاف پتانسیل  v وصل نماییم در مدار جریان الکتریکی بر قرار می شود و اختلاف پتانسیل دو سر خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت خواهد بود و اگر کلید مدار را باز کنیم تا جریان قطع شود در این صورت خازن از طریق مقاومت تخلیه شده و اختلاف پتانسیل دو سر مخموعه صفر می شود\n\nتا کنون در مسائلی که مطرح شد\n\nمقدار جریان وابسته بود به میزان تغییرات منبع تغذیه و اگر منبع دارای یک اختلاف پتانسیل ثابت بود مقدار جریان نیز همیشه ثابت بود ولی در مدارهایی که  در آنها خازن باشند جریان دائما در حال تغییر است .\n\nاگر یک مدار RC را در نظر بگیریم\n\nدر ابتدا کلید باز است پس هیچ گونه\n\nباری بر روی صفحات خازن وجود ندارد .\n\nاگر کلید را ببندیم خازن شروع به ذخیره کردن\n\nذرات باردار بر روی صفحات خود می کند تا\n\nبه حالت Max بار برسد .\n\nMax بار زمانی است که مقدار بار برابر با مقدار ظرفیت درمقدار نیروی محرکه باشد.\n\nمحاسبات در مدار RC\n\nخازن در حال شارژ شدن :\n\nدشارژ یا تخلیه یک خازن\n\nاگر در مدار  بعد از اینکه خازن به MAX ظرفیت رسید ناگهان نیروی محرکه را از مدار حذف می کنیم .\n\nاتصال مولد ها\n\n1-اتصال سری یا متوالی\n\nاگر n عدد پیل مشابه به نیروی محرکه  E و مقاومت درونی  r را به دنبال هم ببندیم نیروی محرکه پیل معادل  nE و مقاومت درونی معادل  nr میباشد پس جریان از رابطه زیر به دست می آید\n\nمغناطیس\n\nمغناطیس\n\nمحور مغناطیس :محوری است که محوردو قطب آهن ربا را به گونه ای به هم وصل می کند وخاصیت مغناطیسی در اطراف آن کاملا متقارن است\n\nمنشا تولید مغناطیس: حرکت الکترونها است به عبارتی اگر الکترونی از نقطه ای به نقطه دیگر جابجا شود در اطراف آن خاصیت مغناطیس ایجاد می شود\n\nدو قطبی مغناطیسی\n\nمیدان مغناطیسی حاصل از حرکت یک عدد الکترون را اصطلاحا دو قطبی مغناطیسی  می گویند\n\nدر داخل یک میله دو قطبی های مغناطیسی فراوانی وجود دارد که هر کدام در جهت ها و راستاهای مختلفی در حال چرخش هستند که آنها میتوانند دو به دو اثر مغناطیسی یکدیگر را خنثی کنند\n\nدر داخل، میله\n\nمجموعه دو قطبی های یکسان تشکیل یک حوزه مغناطیسی را می دهد که هر حوزه برای خود میدان  مغناطیسی ای را دارا می باشد که در حالت عادی دو قطبی های موجود در حوزه ها حرکتی کاتوره ای و بی نظم دارندحال اگربتوان به روش خاصی دوقطبی های موجود در حوزه ها را به صورت منظم مرتب کرد وتمام آنها را یک سر نمود در میله خاصیت مغناطیسی مشهود می گردد\n\nمواد به دودسته مغناطیسی تقسیم می شود\n\nالف- مواد غیرمغناطیسی\n\nموادی هستند که به هیچ وجه نمی توان خاصیت مغناطیسی در آنها به وجودآورد به عبارتی دو    قطبی های موجود درآنها تحت هیچ شرایطی ازحالت کاتوره ای خارج نمی شودمانند شیروچوب  و....\n\nب-مواد غیر مغناطیسی\n\nموادی هستند که تحت شرایط معینی میتوان دو قطبی های موجود درآنها را از حالت کاتوره ای    خارج نمود وبه آنها نظم داد به عبارتی می توان خاصیت مغناطیسی در آنها به وجود آورد مانند آهن\n\nموادمغناطیسی  به سه دسته تقسیم می شوند\n\nالف - مواد فرومغناطیسی نرم ب - موادفرومغناطیسی سخت ج  -  پارا مغناطیس\n\nالف-مواد فرو مغناطیسی نرم\n\nمانند آهن خالص این گونه مواد اگر در یک میدان مغناطیسی واقع شوند دو قطبی های موجود در حوزه ها سریعا از حالت کاتوره ای خارج شده ومنظم می شوند و خاصیت مغناطیسی قوی در اطراف آن مواد به وجود می آید ولی به محض آن که این مواد ازمیدان مغناطیسی القا کننده خارج شوند دو قطبی ها سریعا به وضعیت کاتوره ای اول خود بر می گردند وخاصیت مغناطیسی دراین موادسریع ازبین می رود کاربرد در زنگ اخبار و جرثقیل الکتریکی( برای هسته سیم لوله ها )\n\nب- مواد فرو مغناطیسی سخت\n\nمانند فولاد موادی هستندکه اگردریک میدان مغناطیسی واقع شوند تعدادی ازدوقطبی های موجود تحت تاثیرمیدان القا کننده قرار گیرند وبه کندی یک سو  می شوند درنتیجه خاصیت مغناطیسی ضعیفی دراطراف این مواد به وجودمی آیند حال اگرمیدان القا کننده برای این مواد حذف شود دو قطبی های نظم یافته به حالت اولیه خود بر نمی گردند\n\nبنابراین خاصیت مغناطیسی در این مواد   پایدارمی ماند کاربرد درقطب نما ها بلند گوها آرمیچرها\n\nج-پارامغناطیس\n\nاین مواد اگر دریک میدان مغناطیسی خیلی قوی قرار گیرند تعداد اندکی از دوقطبی های آنها منظم می شوند( به کندی ) وخاصیت مغناطیسی ضعیفی دراطراف آن ایجاد می شود حال اگرآن میدان قوی حذف شود دوقطبی های نظم یافته سریع به وضعیت اولیه خود برمی گردندوخاصیت مغناطیسی به وجودآمده راسریع ازدست می دهند فلزاتی مانند پلاتین آلو مینیم قلع وهم چنین فلزات قلیایی- قلیایی خاکی -اکسیژن واکسیدازت نیزجزاین مواد هستند\n\nفضای محدود در اطراف یک آهن ربا است که در آن فضا خاصیت مغناطیسی محسوس باشد به   عبارتی اگرآهن ربای دیگری در آن محدوده واقع شود بر آن نیروی مغناطیسی وارد شودمیدان   مغناطیسی را می توان با خطوط نیرویی نمایش داد\n\nدر هر آهنربا دو قطب  تعریف می شود که میدان همیشه از قطب  خارج و به قطب  وارد می شود اگر یک آهنربا را به قطعات بسیار ریز خورد کنیم هر قطعه ی کوچک ان دارای دو قطب  خواهد بود پس تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد.\n\nجهت انحراف یک ذره باردار متحرک در یک میدان مغناطیسی\n\nهر گاه یک ذره متحرک در میدان مغناطیسی باشرط خاصی حرکت کند از طرف آن میدان بر آن ذره نیرویی وارد میشود که باعث انحراف ذره می شود که جهت آن نیرو به سه عامل زیر بستگی دارد:\n\nالف - نوع بار ذره\n\nب - جهت میدان مغناطیسی\n\nج - جهت حرکت ذره\n\nنیروی مغناطیسی:\n\nاندازه نیروی وارد بر یک ذره متحرک در یک میدان مغناطیسی\n\n(نیرویی که در یک میدان مغناطیسی بر یک ذره متحرک) وارد می شود به عوامل زیر بستگی دارد\n\nالف - اندازه بار الکتریکی\n\nب- سرعت ذره\n\nج - شدت میدان مغناطیسی\n\nد- زاویه بین راستای حرکت ذره با راستای خطوط میدان\n\nF =q V B  sin  (        )\n\nسوال:\n\nدر چه صورت بر یک ذره متحرک نیرو به آن وارد نمی گردد؟\n\nدر صورتیکه ذره موازی میدان (در جهت ویا در خلاف جهت) حرکت کند\n\nدر چه صورت بر ذره متحرک نیروی بیشینه وارد می شود؟\n\nدر صورتی که زاویه نود یعنی ذره عمود بر خطوط میدان حرکت کند\n\nتعریف تسلا\n\nتسلا شدت میدان مغناطیسی است که اگر یک ذره (کولن) عمود بر خطوط آن میدان با سرعت یک متر بر ثانیه حرکت کند آن گاه از طرف آن میدان نیرویی به اندازه یک نیوتن بر آن ذره وارد می شود\n\nB=F /q\n\nتعیین جهت انحراف ذره  در میدان مغناطیسی\n\nبرای تعیین جهت انحراف ذره  دو دستور زیر را در نظر می گیریم\n\nالف - نوع بار ذره مثبت باشد\n\nبرای این منظور دست راستمان را به گونه ای می گیریم که انگشت شست بر چهار انگشت دیگر عمود باشد در آن فضای مغناطیسی دستمان را به گونه ای می گیریم که چهار انگشت موازی در جهت حرکت ذره واقع شود وپشت دست به طرف قطب(N) وکف دست به طرف قطب (S) واقع باشد در این حالت انگشت شست جهت انحراف ذره مثبت را نشان می دهد\n\nب - نوع بار ذره منفی باشد\n\nبرای این منظور دست چپ را اختیار کرده و دستور بالا را به کار می بریم\n\nتعیین جهت انحراف یک سیم حامل جریان در یک میدان مغناطیسی\n\nهر گاه سیمی حامل جریان تحت شرایطی در یک میدان مغناطیسی واقع شود از طرف آن میدان نیرویی بر آن سیم وارد شده و باعث انحراف آن سیم در میدان مغناطیسی می گردد که اگر جریان مستقیم باشد جهت انحراف سیم ثابت بوده در یک جهت منحرف می شود\n\nولی اگر شدت جریان در سیم متناوب باشد نیروی وارد بر سیم نیز متناوب است وسیم در آن میدان مغناطیسی شروع به نوسان کردن و لرزیدن می کند\n\nجهت نیرویی که از طرف میدان مغناطیسی بر یک سیم حامل جریان وارد می شود\n\nبه دو عامل زیر بستگی دارد\n\nالف - جهت شدت جریان در سیم\n\nب - جهت میدان مغناطیسی\n\nبرای تعیین جهت انحراف سیم از قانون دست راست با دستور زیر استفاده می کنیم دست راستمان را به گونه ای می گیریم که انگشت شست بر چهار انگشت دیگر عمود باشداگر در آن میدان مغناطیسی پشت دست به طرف قطب(N) و کف دست به طرف قطب (S) چنان قرار گیرد که چهار انگشت موازی در جهت شدت جریان واقع شود در آن صورت انگشت شست جهت انحراف سیم را نشان می دهد\n\nمحاسبه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی:\n\nعوامل موثر براندازه نیروی وارد بر یک سیم حامل جریان در یک میدان مغناطیسی\n\nالف - شدت میدان مغناطیسی\n\nب - شدت جریان در سیم\n\nج - طول سیم\n\nد - زاویه راستای سیم و\n\nراستای خطوط میدان\n\nمثال : در شکل زیر بر سیم حامل جریان  چه نیرویی وارد می شود ؟\n\nشار مغناطیسی\n\nسطحی را در نظر بگیرید که تخت یا غیرتخت است و بوسیله حلقه بستهای احاطه شده است.\n\nتعداد خطوط مغناطیسی گذرنده از این سطح را شار مغناطیسی نامیده و با фB نشان می‌‌دهیم.\n\nاندیس اشاره به مغناطیسی بودن شار دارد.\n\nمقدمه ای برای محاسبه شار:\n\nواژه شار به معنی جریان یا سیال می‌‌باشد و هرگاه در مقابل جریان یک کمیت سطحی قرار داده شود، مقدار جریان گذرنده از سطح را شار آن کمیت یا جریان می‌‌گویند.\n\nمثلا در مورد میدان الکتریکی خطوط میدان که از سطح عمود بر مسیر خطوط عبور می‌‌کنند را شار الکتریکی می نامند.\n\nو در مورد جریان آب ، مقدار آبی را که از داخل سطح عبور می‌‌کند، شار آب می‌‌گویند و به همین صورت در مورد هر ماده سیال و جاری شوندهای می‌‌توان شار مربوطه به آن را تعریف کرد.\n\n. چون میدان مغناطیسی را به وسیله خطوط میدان نشان می‌‌دهیم،\n\nبطوری که چگالی خطوط بیانگر مقیاسی از قدرت میدان است، لذا می‌‌توان در مورد میدان مغناطیسی نیز سطحی در محل میدان در نظر گرفت و خطوط میدان گذرنده از آن را به عنوان  شار مغناطیسی تعریف کرد.\n\nیکای شار مغناطیسی\n\nشار مغناطیسی را به صورت حاصلضرب مساحت سطح عمود بر مسیر میدان مغناطیسی در میدان مغناطیسی B تعریف کردیم.\n\nاز طرف دیگر ، چون یکای میدان مغناطیسی ، تسلا می‌‌باشد، بنابراین یکای شار مغناطیسی برابر تسلا در مترمربع خواهد بود که مترمربع یکای مساحت می‌‌باشد.\n\nقانون گاوس در مغناطیس\n\nقانون گاوس در مغناطیس یکی از معادلات اساسی الکترومغناطیس است. این قانون یک روش صوری برای بیان این نتیجه است که واقعیت‌های مربوط به مغناطیس ، یعنی عدم وجود تک قطبی مغناطیسی را قبول کردهایم.\n\nقانون گاوس در مغناطیس بیان می‌‌کند که شار مغناطیسی گذرنده از هر سطح بسته گاوسی ، صفر است.\n\nقانون گاوس در مغناطیس ، عینا مانند مورد الکتریسیته است، یعنی در اینجا یک سطح بسته فرضی در هر جایی که میدان مغناطیسی وجود دارد، در نظر می‌‌گیریم.\n\nمیدانیم خطوط میدان مغناطیسی همواره از قطب (S) میدان شروع و به قطب (N) ختم می‌‌شوند و\n\nو نیز تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد،\n\nطبق مطالبی که گفته شد:\n\nهمواره تعداد خطوط میدان که وارد سطح بسته مفروض می‌‌شوند، با تعداد خطوط میدانی که از سطح خارج می‌‌شوند، برابر خواهند بود و لذا در حالت کلی ، تعداد خطوط در واحد سطح بسته یا شار مغناطیسی کل در داخل سطح ، صفر خواهد بود. به عبارت دیگر ، اگر انتگرال سطحی میدان مغناطیسی را بر روی سطح مفروض انجام دهیم، در این صورت نتیجه صفر خواهد بود.\n\nمقایسه قانون گاوس در الکتریسیته و مغناطیس\n\nاگر قانون گاوس در الکتریسیته را مورد توجه قرار دهیم، چون بار الکتریکی منفرد قابل تعریف است،\n\nلذا انتگرال سطحی میدان الکتریکی در روی سطح بسته فرضی صفر نبوده و با بار الکتریکی خالص که در داخل سطح فرضی قرار دارد، متناسب است\n\nدر هر دو قانون ، انتگرال در روی تمام سطح گاوسی بسته صورت می‌‌گیرد، اما صفر نبودن آن در الکتریسیته و بر عکس صفر شدن آن در مغناطیس حاکی از این واقعیت است که\n\nدر مغناطیس برای بار الکتریکی خالص محصور در داخل سطح گاوسی همتایی وجود ندارد\n\nدر این صورت\n\nنیز در حالت کلی تعداد خطوط میدان مغناطیسی که در یک لحظه وارد حلقه می‌‌شوند، با تعداد خطوطی که خارج می‌‌شوند، برابر است،\n\nاما چون تعداد خطوط نسبت به فضا متغیر است، این امر موجب\n\nایجاد نیروی محرکه القایی در مدار می‌‌شود.\n\nدر صورتی که میدان مغناطیسی متغیر باشد، در این صورت شار مغناطیسی در داخل سطح بستهای که در نظر گرفته می‌‌شود، متغیر خواهد بود.\n\nدر اثر این تغییر یک نیروی محرکه القایی و در نتیجه یک جریان القایی ایجاد خواهد شد. این جریان القایی بر اساس قانون لنز به گونهای است که با عامل ایجاد کننده خود مخالفت می‌‌کند.\n\nقانون آمپر\n\nتولید میدان مغناطیسی از سیم حامل جریان الکتریکی را نتیجهای از ارتباط الکتریسیته و مغناطیس می‌باشد. رابطهای که بتوان با استفاده از آن میدان مغناطیسی حاصل از توزیع جریان را بدست آورد، رابطه قانون آمپر می‌باشد که یکی از معادلات ماکسول را بیان می‌کند.\n\nاطلاعات اولیه در مورد قانون آمپر:\n\nقانون کولن یکی از قوانین بنیادی در الکتروستاتیک است که از آن جهت محاسبه میدان الکتریکی حاصل از یک توزیع بار استفاده می‌شود.\n\nالبته اگر تقارنی در مسئله وجود داشته باشد، در این صورت محاسبه میدان الکتریکی با استفاده از قانون گاوس راحت‌تر خواهد بود.\n\nقانون گاوس از نظر شکل ، نسبت به قانون کولن با معادلات دیگر الکترومغناطیس سازگارتر است و به ما اجازه می‌دهد که مسائل مربوط به میدان الکتریکی را در وضعیتهای با تقارن مناسب به آسانی و با دقت حل کنیم.\n\n...در مغناطیس هم وضع بر همین منوال است\n\n. میدان مغناطیسی ناشی از هر توزیع جریان را می‌توان با استفاده از قانون بیوساوار که هم ارز مغناطیسی قانون کولن است، محاسبه نمود. اما اگر به معادلات ماکسول مراجعه کنیم، چیزی تحت عنوان قانون بیوساوار در آنجا پیدا نمی‌کنیم، بلکه به جای آن قانون آمپر را ملاحظه می‌کنیم.\n\nقانون آمپر و قانون بیوساوار هر دو برای محاسبه میدان مغناطیسی حاصل از توزیع جریان بکار می‌روند،\n\nاما قانون آمپر نسبت به قانون بیوساوار سادهتر و از نظر شکل ریاضی با معادلات دیگر الکترومغناطیس سازگارتر است.\n\nالبته لازم به توضیح است که قانون آمپر مانند قانون\n\nگاوس در الکترومغناطیس ، در مواردی که مسئله دارای\n\nتقارن است، بکار می‌رود.\n\nفرض کنید یک سیم با شعاع معلوم حامل\n\nجریان الکتریکی است و ما می‌خواهیم میدان مغناطیسی را در داخل و خارج از سیم محاسبه کنیم.\n\nبرای این کار حلقه استوانهای فرض می‌کنیم، به\n\nگونهای که سیم در داخل حلقه قرار گیرد. در این\n\nحالت قانون آمپر بیان می‌کند که میدان مغناطیسی\n\nحاصل از جریان در خارج از آن با جریان خالص\n\nگذرنده از درون حلقه فرضی متناسب است.\n\nبه عنوان مثال\n\n، اگر دو جریان غیر هم جهت  از سیم عبور کند، در این صورت میدان مغناطیسی با تفاضل این دو جریان متناسب خواهد بود\n\n. نکته قابل توجه در اینجا انتخاب درست جهت مثبت است، تا اینکه بدانیم علامت کدام جریان مثبت و کدام یک منفی است. برای این کار از قاعده دست راست استفاده می‌کنیم.\n\nقاعده دست راست بیان می‌کند که اگر انگشتان دست راست در جهت پیمودن حلقه آمپری خم شوند، انگشت شصت به حالت کشیده جهت مثبت جریانهای محصور در درون حلقه را نشان می‌دهد.\n\nبنابراین بعد از تعیین جهت مثبت جریان ، جریان خالص گذرنده از حلقه را تعیین نموده و از رابطه زیر مقدار B (میدان مغناطیسی) را تعیین می‌کنیم:\n\nاهمیت قانون آمپر\n\nاز آنجا که بیشتر توزیع‌های جریان حالت متقارن دارند و نیز با توجه به اینکه محاسبه میدان با استفاده از قانون آمپر بسیار سادهتر از قانون بیوساوار می‌باشد، بنابراین قانون آمپر بسیار مفید است. با استفاده از قانون آمپر میدان مغناطیسی حاصل از سیملوله و چنبره به راحتی محاسبه می‌شود.\n\nدر صورتی که اگر بخواهیم میدان مغناطیسی حاصل از یک سیملوله را با استفاده از قانون بیوساوار حساب کنیم، سخت خواهد بود.\n\nالقا والقاییدگی\n\nقانون القای فارادی\n\nقانون القای فاراده که توسط فاراده بیان شد، می‌گوید که\n\nنیروی محرکه القایی در هر مدار برابر است با\n\nآهنگ  تغییر شار در مدار\n\nالبته با علامت منفی.\n\nاطلاعات اولیه در مرد قانون آمپر\n\nقانون القای فاراده خیلی بیشتر از آنچه قابل تصور است، به ما نزدیک می‌باشد.\n\nبه عنوان مثال ، اگر سیم برقی را که به یک پریز برق در منزل وصل شده است، دنبال کنیم.\n\nاگر به گونهای قادر باشیم که این سیمها را دنبال کنیم، حتما به یک مولد برق خواهیم رسید که بر اساس قانون القای فاراده ، بین سیمها اختلاف پتانسیل برقرار کرده است. در مسیر حرکت خود، با چندین ترانسفورماتور برخورد خواهیم کرد که در آنها نیز از قانون القای فاراده استفاده می‌شود.\n\nکار این ترانسفورماتورها افزایش یا کاهش اختلاف پتانسیل میان سیمها می‌باشد.\n\nبیان قانون القای فارادی\n\nقانون القای فارادی بیان می‌کند که هرگاه شار مغناطیسی گذرنده از یک مدار (مسیر بستهای که دو سر آن به یک گالوانومتر حساس متصل است)، به نحوی تغییر کند، آن عمل باعث ایجاد یک نیروی محرکه القایی در مدار می‌شود که به وسیله گالوانومتر قابل مشاهده است.\n\nنیروی محرکه القایی با آهنگ شار مغناطیسی گذرنده از مدار بر حسب زمان تغییر می‌کند، برابر است.\n\nالبته لازم به ذکر است که نیروی محرکه القایی با مقدار منفی تغییرات شار مغناطیسی گذرنده از مدار متناسب است و این علامت منفی از قانون لنز حاصل می‌گردد.\n\nقانون لنز بیان می‌کند که در یک حلقه رسانای بسته جریان القایی در جهتی برقرار می‌شود که با تغییری که آن را بوجود می‌آورد، مخالفت کند.\n\nاین قانون که برای جلوگیری از نقض اصل پایستگی انرژی بیان می‌شود، مربوط به جریانهای القایی است و در مورد نیروی محرکه القایی صادق نیست.\n\nبه بیان دیگر...\n\n، این قانون فقط در مورد حلقههای رسانای بسته بکار می‌رود. اگر حلقه نباشد، معمولا می‌توان تصور کرد که اگر بسته بود، چه اتفاقی می‌افتاد و از این راه می‌توان جهت نیروی محرکه القایی را معین نمود.\n\nاگر طبق قانون لنز عکس آن چیزی که گفته شد، عمل شود، یعنی اگر جریان القایی به تغییری که باعث بوجود آمدنش شده است، کمک کند، در این صورت قانون پایستگی انرژی نقض می‌شود.\n\nگفتیم که نیروی محرکه القایی با آهنگ تغییرات شار مغناطیسی نسبت به زمان متناسب است.\n\nاما با توجه به تعریف شار مغناطیسی این تغییر می‌تواند به روش‌های مختلف صورت گیرد. به عبارت دیگر ، چون شار مغناطیسی با انتگرال سطحی بسته حاصلضرب داخلی B و عنصر دیفرانسیلی سطح برابر است، لذا کافی است که هر کدام از کمیتهای B (میدان مغناطیسی) ، A (مساحت مدار بسته) و θ (زاویه بین B و بردار dA که عمود بر سطح مدار و به طرف خارج است) تغییر کند.\n\nیک مثال علمی از نیروی محرکه:\n\nحلقه بستهای را در نظر بگیرید که دو سر آن به یک گالوانومتر متصل است.\n\nحال اگر یک آهنربای الکتریکی را به طرف حلقه نزدیک و از آن دور کنیم، ملاحظه می‌گردد که عقربه گالوانومتر منحرف می‌شود. بنابراین در مدار ، نیروی محرکه القا می‌شود.\n\nالقاگر\n\nنگاه اجمالی...\n\nهر قطعه یا قسمتی از مدار الکتریکی که استعداد خودالقایی زیاد یا نسبتا زیاد داشته باشد معمولا به صورت پیچه ، سیم پیچ یا پیچ لوله است.\n\nاما هر رسانایی حتی یک قطعه سیم دارای خاصیت خود القایی است، ممکن است در بسامدهای بالا بطور مخصوص به صورت القاگر عمل می‌کند. و یا قسمتی در آلترناتور یا موتور الکتریکی که به کمک آهنربای دائمی یا آهنربای الکتریکی ، میدان مغناطیسی تولید می‌کند.\n\nساختار القاگر\n\nالقاگر وسیلهای الکتریکی با دو سر اتصال (مانند مقاومت و خازن) است و در بسیاری از مدارهای AC عنصر اصلی به شمار می‌آید.\n\nالقاگر بطور ساده از پیچهای سیمی درست می‌شود. ولتاژ دو سر هر خازن با بار الکتریکی آن متناسب است، ولتاژ در مقاومت با جریان متناسب است و\n\nدر مورد القاگر ولتاژ با آهنگ تغییر جریان متناسب است\n\n(V = -L(dI/dt\n\nضریب تناسب L در اینجا القاییدگی نامیده می‌شود. L = μ\n\nضریبالقاییدگی به شکل هندسی پیچه بستگی دارد و بر حسب هانری اندازه ‌گیری می‌شود (هر هانری برابر است بک ولت ثانیه بر آمپر). برای سیم لوله با هسته هوا (مارپیچی دارای n دور سیم پیچی با مساحت سطح مقطع A و طول b)\n\nاساس کار القاگر\n\nطرز کار رفتار القاگر بر پایه قانون فاراده استوار است. هنگامی که در پیچه جریان الکتریکی برقرار می‌شود، میدان مغناطیسی پدید می‌آید: اگر جریان تغییر کند، میدان مغناطیسی نیز تغییر می‌کند و یک میدان الکتریکی بوجود می‌آید.\n\nهمین میدان الکتریکی القایی است که بین دو سر رسانا ولتاژ V را بوجود می‌آورد.\n\nطبق قانون لنز ، جهت این ولتاژ طوری است که با تغییر جریانی که بوجود می‌آورد مخالفت می‌کند، علامت منفی در معادله زیر واژه نیروی ضد محرک الکتریکی به همین خاطر است\n\nالقاگر مدار LC\n\nالقاگرها چون با تغییر جریان مخالفت می‌کنند به عنوان نوعی لختی در مدارهای الکتریکی عمل می‌کنند (تقریبا مانند جرم که در دستگاههای مکانیکی با تغییر سرعت مخالفت می‌کند).\n\nاین وضعیت بیشتر از همه در مدار مخزنی LC که در آن خازنی باردار به یک القاگر وصل می‌شود قابل مشاهده است. در این مدارها از لحظهای که کلید بسته می‌شود خازن شروع به تخلیه شدن می‌کند و جریانی را در القاگر بوجود می‌آورد. اما هنگامی که عمل تخلیه کامل می‌شود، القاگر نمی‌گذارد که شارش جریان متوقف شود.\n\nدر این حالت القاگر خازن را به جهت مخالف باردار می‌کند و سپس کل فرآیند (تخلیه و باردار شدن) بطور پیاپی تکرار خواهد شد.\n\nدر این اصل بار الکتریکی برای همیشه با بسامد زیر (بین القاگر و خازن) در رفت و برگشت خواهد بود که در آن C ظرفیت خازن است (در عمل همیشه مقاومتهای پراکندهای در مدار وجود دارد. که سرانجام این نوسانها را اجرا می‌کند):\n\nمعادلات ماکسول\n\nنگاه اجمالی\n\nجیمز کلرک ماکسول (James Clerk Maxwell) ، که در سال کشف قانون القای فاراده به دنیا آمد ، بیشتر عمر کوتاه اما پر بار ، خود را در راه تدوین مبانی نظری کشف‌های تجربی فاراده صرف کرد.\n\nو به این ترتیب توانست معادلات احساسی خود را که بعد او تحسین همگان را برانگیخت، ابداع کند.\n\nطوری که انیشتین با دو شکافی زیاد در معادلات ماکسول ، به نظریه نسبیت رهنمون شد. انیشتین بزرگترین تحسین کننده ماکسول ، درباره او نوشت: "احساسات او را در لحظهای تصویر کنید که معادلات دیفرانسیل فرمولبندی می‌شد. توسط می برایش ثابت کردند که میدانهای الکترومغناطیسی به صورت امواج قطبیده و با سرعت نور منتشر می‌شوند."\n\nتشریح معادلات ماکسول\n\nمعادله اول:\n\nکه می‌توان آنرا قانون گاوس در الکتریسته نیز نامید،\n\nبیان  می‌کند که میدان الکتریکی\n\nبا مقدار باری آن میدان را ایجاد می‌کند، رابطه مستقیم دارد.\n\nمعادله دوم:\n\nکه می‌توان آنرا قانون گاوس در مغناطیس نام نهاد، بیان می‌کند، که تک‌قطب مغناطیسی وجود ندارد.\n\nیعنی بر خلاف بارهای مثبت و منفی که می‌توانند جدا از هم وجود داشته باشند، هرگز نمی‌توانیم دو قطب مغناطیسی (به عنوان مثال قطبهای یک آهنربا) را از هم جدا کنیم\n\nمعادله سوم:\n\nبه قانون القای فارادی معروف است، بیان می‌کند که اگر میدان مغناطیسی (جدا از نظر تعداد یا از نظر جهت) تغییر کند، میدان الکتریکی در مدار القای می‌شود که به آن میدان الکتریکی القایی می‌گویند.\n\nمعادله چهارم:\n\nبه عنوان قانون آمپر نیز معروف است، بیان می‌کند که میدان مغناطیسی می‌تواند در نتیجه یک میدان الکتریکی متغیر و یا یک جریان الکتریکی متغیر ایجاد کرد.\n\n \n\n \n\n30 تا 70 درصد پروژه | پاورپوینت | سمینار | طرح های کارآفرینی و  توجیهی |  پایان-نامه |  پی دی اف  مقاله ( کتاب ) | نقشه | پلان طراحی |  های آماده به صورت رایگان میباشد ( word | pdf | docx | doc )