برچسب: تحقیق راجع به میدان الکتریکی

بسیاری از نیروهایی که شما می‌شناسید، نیروهای تماسی می‌باشند، مثلاً شما ماشین را بوسیله دستهایتان هل می‌دهید یا یک ورزشکار بوسیله راکت تنیس به توپ ضربه می زند. اما بر خلاف موارد فوق، نیروی گرانشی و نیروی الکتریکی از راه دور اثر می‌کنند و به عبارت دیگر، این نیروها حتی اگر دو جسم در تماس هم نباشند به یکدیگر نیرو اعمال می‌کنند. (مثلاً زمین به ماهواره نیرو وارد می‌کند یا شانه باردار ‎باریکه آب را جذب می‌کند.) 

درک نیرویی که از فاصله دور اعمال می‌شود کمی دشوار است. نیوتن نیز وقتی در ابتدا قانون جاذبه بین جرمی را بیان می‌کرد به نامانوس بودن آن اشاره نمود. یک راه حل مناسب برای بیان چنین موقعیت‌هایی استفاده از مفهوم میدان می‌باشد . این ایده ابتدا توسط فارادی بیان شد . با اینکه فارادی در زمینه ریاضی مهارت چندانی نداشت و بیشتر دانسته های او از مشاهده آزمایشات حاصل شده بود، اما این ایده چنان مناسب بود که بعدها بسیار مورد استقبال قرار گرفت. ماکسول مفهومی را که فارادی بیان کرده بود از نظر ریاضی تکمیل نمود و به این ترتیب مبنای تئوری های جدید الکترومغناطیس به وجود آمد.

بنا به نظر فارادی ، اطراف هر بار یک میدان الکتریکی وجود دارد که تمام فضا را پوشش می‌دهد . وقتی بار دومی در نزدیکی بار اول قرار می‌گیرد از آن جهت احساس نیرو می کند که در آن محل میدان الکتریکی بار اول وجود دارد .

به عبارت دیگر میدان الکتریکی موجود در محل بار دوم مستقیماُ روی بار اثر گذاشته و نتیجه آن اعمال نیرو به آن خواهد بود . البته بایستی تاُکید شود که میدان از جنس ماده نمی‌باشد 

از قانون کولن می‌دانیم که دو بار الکتریکی بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. این نیرو را می‌توان با استفاده از مفهوم جدیدی به نام میدان الکتریکی توضیح داد، یعنی واسطه‌ای که بارهای الکتریکی بواسطه آن بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. به بیان دیگر هر بار الکتریکی در فضای اطراف خود یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که هرگاه بار الکتریکی دیگری در محدوده این میدان قرار گیرد، بر آن نیروی وارد می‌شود.

معمولا خطوط میدان الکتریکی در اطراف هر بار الکتریکی با استفاده از مفهوم خطوط نیرو نشان داده می‌شود. به عنوان مثال اگر یک بار الکتریکی نقطه‌ای مثبت را در نقطه‌ای از فضا در نظر بگیریم، در این صورت خطوطی از این نقطه به طرف خارج رسم می‌شوند. این خطوط بیانگر جهت میدان الکتریکی هستند. همچنین با استفاده از چگالی خطوط میدان الکتریکی می‌توان به شدت میدان الکتریکی نیز پی برد. 

علت بسیار کوچک بودن بار آزمون 

فرض کنید یک توزیع بار با چگالی حجمی یا سطحی معین در یک نقطه از فضا قرار دارد و ما می‌خواهیم میدان الکتریکی حاصل از این توزیع بار را در یک نقطه معین پیدا کنیم. اگر چنانچه مقدار بار آزمون خیلی کوچک نباشد، به محض قرار دادن بار آزمون در نزدیکی توزیع بار ، توزیع بار حالت اولیه خود را از دست داده و تحت تاثیر بار مثبت آزمون قرار می‌گیرد. لذا فرض بسیار کوچک بودن بار آزمون بدین خاطر است که بتوانیم از اثرات بار آزمون بر توزیع بار صرفنظر کنیم. البته با تعریف میدان به صورت حد نیرو بر بار زمانی که بار به صفر میل می‌کند، این اشکال رفع می‌شود. 

مشخصات میدان الکتریکی 

میدان الکتریکی کمیتی برداری است، یعنی در میدان الکتریکی علاوه بر مقدار دارای جهت نیز می‌باشد. برداری بودن این کمیت را می‌توان از تعریف آن نیز فهمید. چون میدان الکتریکی را به صورت نسبت نیرو بر بار تعریف کردیم و نیز چون نیرو بردار است، لذا میدان الکتریکی نیز بردار خواهد بود. میدان الکتریکی در داخل یک جسم رسانا همواره برابر صفر است.