جواب پرسش ۱-۶ صفحه ۳۶ فیزیک (2) - ریاضی فیزیک
بازگشت به صفحه کتابدر شکل زیر صفحههای باردار یک خازن تخت را که بین آنها هواست، به ولتسنج وصل میکنیم. با وارد کردن دیالکتریک در بین صفحهها، اختلاف پتانسیل دو صفحه کاهش مییابد. علت آن را توضیح دهید. (توجه کنید که این آزمایش با بیشتر ولتسنجهای معمولی و رایج ممکن نیست.)

پاسخ:
صفحههای خازن با ولتسنج به هم وصل شدهاند و ولتسنج معمولی جریان بسیار کمی میکشد، پس بار الکتریکی روی صفحهها تقریباً ثابت میماند؛ یعنی \(Q\) ثابت است. (به همین دلیل این آزمایش با ولتسنجهای معمولی ممکن نیست: ولتسنجهای معمولی بار را بهسرعت تخلیه میکنند.)
وقتی دیالکتریک بین صفحهها قرار میگیرد، مولکولهای آن قطبیده میشوند (قطبیها همردیف میشوند و غیرقطبیها قطبیده میشوند). در نتیجه میدان قطبیدگی درون دیالکتریک، در خلاف جهت میدان اولیهٔ بین صفحهها است و میدان خالص بین صفحهها کم میشود. چون میدان کمتر است، اختلاف پتانسیل بین صفحهها (ولتاژ) کاهش مییابد.
با استفاده از رابطههای زیر این موضوع را بررسی میکنیم:
\[C=\frac{Q}{V} \qquad (1-15)\]
\[C=\kappa C_{\circ} \qquad (1-16)\]
ابتدا، ظرفیت خازن با دیالکتریک را از رابطهٔ 1-16 به دست میآوریم. چون \(\kappa > 1\) است، ظرفیت خازن افزایش مییابد: \(C > C_{\circ}\).
حال با استفاده از رابطهٔ 1-15 داریم:
\[V=\frac{Q}{C}\]
چون \(Q\) ثابت است و \(C\) افزایش یافته است، \(V\) کاهش مییابد. اگر \(V_{\circ}\) اختلاف پتانسیل بدون دیالکتریک باشد، داریم:
\[V=\frac{Q}{\kappa C_{\circ}}=\frac{V_{\circ}}{\kappa}\]
پس با وارد کردن دیالکتریک، اختلاف پتانسیل دو صفحه \(\kappa\) برابر کم میشود.

پرسش
|
صفحه ۳تمرین ۱ ـ ۱
|
صفحه ۵فعالیت ۱ ـ ۱ (کار در کلاس)
|
صفحه ۵فعالیت ۱ـ۲
|
صفحه ۷پرسش ۱ـ۲
|
صفحه ۸تمرین ۱ـ ۲
|
صفحه ۹پرسش ۱ـ ۳
|
صفحه ۹تمرین ۱ـ۳
|
صفحه ۱۰تمرین ۱ــ۴
|
صفحه ۱۴تمرین ۱-۵
|
صفحه ۱۶تمرین 1-6
|
صفحه ۱۷فعالیت 1-3 (کار در کلاس)
|
صفحه ۱۷پرسش ۱ـ۴
|
صفحه ۱۹پرسش ۱ـ۵
|
صفحه ۱۹فعالیت ۱ـ۴
|
صفحه ۱۹تمرین ۱ ـ ۷
|
صفحه ۲۱فعالیت ۱ ـ ۵
|
صفحه ۲۱تمرین ۱-۸
|
صفحه ۲۳تمرین ۱-۹
|
صفحه ۲۵تمرین ۱-۱۰
|
صفحه ۲۵فعالیت ۱ـ۶
|
صفحه ۲۶تمرین ۱-۱۱
|
صفحه ۲۷فعالیت ۱-۷
|
صفحه ۲۹فعالیت ۱ـ۸
|
صفحه ۳۰فعالیت ۱ـ۹
|
صفحه ۳۱مثال ۱-۱۵
|
صفحه ۳۳پرسش ۱-۶
|
صفحه ۳۶فعالیت ۱ـ۱۰
|
صفحه ۳۷تمرین ۱ـ۱۲
|
صفحه ۳۸فعالیت ۱ـ۱۱
|
صفحه ۳۸پرسشها و مسئلههای فصل ۱
|
صفحه ۴۱