مقاطع تحصیلی
جستجو در منظومه
فصل 2در فصل پیش با بار و میدان الکتریکی و همچنین اختالف پتانسیل بین دو نقطه در میدان الکتریکیآشنا شدیم و به بررسی بر هم کنش بارهای الکتریکی در حالت سکون پرداختیم. در این فصل به بررسیو ٔ مطالعه جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم می‌پردازیم.مثال های فراوانی می‌توان از کاربردهای جریان الکتریکی ارائه کرد؛ مثال ً انرژی موردنیاز ٔ صفحهنمایشگر تلفن همراه، توسط یک باتری تأمین می‌شود. انرژی الکتریکی از طریق مسیر های رسانایی کهشکل ــ٢2 فوران عظیمی‌از الکترون ها و در آنها بارهای الکتریکی در جریان اند به نمایشگر تلفن همراه می‌رسد (شکل .)1ــ2 همچنین مهندسانیون ها که از سطح خورشید پرتاب می‌شوند. برق با دستگاه های الکتریکی زیادی از قبیل مولدهای برق و دستگاه های ٔ ذخیره اطالعات سر و کاردارند و مهندسان مخابرات نگران اختالالت ناشی از فوران های خورشیدی (شکل ــ2)2 هستند.فیزیولوژیست ها و مهندسان پزشکی نیز با جریان های الکتریکی در رشته های عصبی سر و کار دارند.+ + + I بار متحرک+ + + + A + ++ + + + + iPod+ + + + + Music Videos+ + + A + – Photos Podcasts MENU Songs iPod Music Videos Photos Podcasts Extras Settings Shuffle Sleep+ + + Extras Settings+ + + Songs Shuffle Sleep+ + ++ + MENU+ باتریشکل ــ٣2 باریکه ای از بارهای مثبت از سطح سیم رسانامقطع A می‌گذرند و جریان I را ایجاد می‌کنند. شکل ــ2 ١ انرژی از باتری به صفحه ٔ نمایشگر تلفن، از طریق سیم هایرسانا یی که در آنها بارهای الکتریکی در جریان اند، منتقل می‌شود.A اکنون با این پرسش شروع می‌کنیم که چرا هر مجموعه ای از بارهای متحرک لزوماً جریان− − − − − − − − − − الکتریکی ایجاد نمی‌کنند؟ در واقع برای اینکه جریان الکتریکی داشته باشیم، باید یک انتقال خالص− − − −شکل 4ــ2 در نبود اختالف پتانسیل، شارش بار از یک سطح مقطع ّ معی ن رخ دهد (شکل)3ــ2 که به این منظور نیاز به ابزاری مانند باتری داریم تابار خالصی از مقطع ّ معی ن A سیم، نداریم. با ایجاد یک میدان الکتریکی، بارها را در جهت معینی به حرکت درآورد.ـ١2 جریان الکتریکیجریان الکتریکی ناشی از شارش بارهای متحرک است، ولی ٔ همه بارهای متحرک، جریانایجاد نمی‌کنند. برای داشتن جریان الکتریکی باید یک شارش خالص بار از یک سطح مقطع ّ معی نداشته باشیم. به این منظور سیمی‌فلزی را در نظر بگیرید. الکترون های آزاد در طول این سیم با(الف) تندی هایی از ٔ مرتبه 10 6 m/s در حرکت اند، ولی این حرکت به طور کاتوره ای در ٔ همه جهت هاست.کلید بنابراین، هیچ شارش خالص باری از مقطعی ّ معی ن نداریم (شکل .)4ــ2 ولی اگر این سیم را درالمپ باتری مداری الکتریکی مانند شکل 5 ــ2 قرار دهیم، اختالف پتانسیلی در دو سر سیم و میدانی الکتریکی(ب) درون آن ایجاد می‌شود و باعث حرکت الکترون های آزاد در سیم و ایجاد جریان می‌شود (شکلشکل ــ2 5 الف) یک مدار الکتریکی ساده)6 ــ2 به طوری که می‌تواند المپ مدار ــ2 5 را روشن کند. در واقع میدان الکتریکی درون فلز طبقکه از المپ، باتری، کلید و سیم های رابط رابطه → e E − = → = q E → F به الکترون های آزاد، درخالف جهت میدان الکتریکی نیرو وارد می‌کند واز تشکیل نمادهای شده است. استاندارد ب) شده ای معموالً برای برای نشان رسم مدار دادن سبب می‌شود الکترون ها حرکت کاتوره ای خود را کمی‌تغییر دهند و با سرعتی متوسط موسوم بهاجزای مدار استفاده می‌شود. سرعت سوق 1 در خالف جهت میدان به طور بسیار آهسته ای سوق پیدا کنند که این موجب برقراریDrift velocity 46 1ــ