فیزیک عمومی درس متنی

جلسه 6 میدان الکتریکی: میدان الکتریکی، اثر میدان بر بارهاي نقطهاي، شدت میدان الکتریکی و محاسبه آن، تعیین جهت میدان، خطوط میدان اطراف صفحه و کره و بین آنها، اثر میدان بر بار نقطه اي، ظرفیت خازنی، بار الکتریکی خازن، مدار RC در جریان مستقیم

خلاصه نکات کلیدیمیدان الکتریکی E = q F — میدان نیرویی است که بر واحد بار مثبت وارد می‌شود محاسبه میدان برای بار نقطه‌ای: E= r 2 kq اصل برهم‌نهی میدان‌ها برداری جمع می‌شوند خطوط میدان از بار مثبت خارج، به منفی وارد می‌شوند خازن C= V Q — توانایی ذخیره بار الکتریکی خازن صفحه‌ای C=ε 0 ε r d A انرژی خازن W= 2 1 CV 2 = 2C Q 2 مدار RC τ=RC — ثابت زمانی شارژ خازن V c =V(1−e −t/τ ) دشارژ خازن V c =V 0 e −t/τ

قالب آموزشی: میدان الکتریکی و خازن

فصل سوم: میدان الکتریکی و خازن

۱. میدان الکتریکی (Electric Field)

تعریف میدان الکتریکی

میدان الکتریکی ناحیه‌ای از فضاست که در آن هر بار الکتریکی نقطه‌ای تحت تأثیر نیروی الکتریکی قرار می‌گیرد.

تمرین پایان فصل

سطح متوسط

سؤال ۱: دو بار $+ q$ و $- q$ در فاصله $2 d$ از هم قرار دارند. میدان الکتریکی را در نقطه وسط خط واصل آنها محاسبه کنید.

سؤال ۲: خازنی با ظرفیت $C = 47 μ F$ به منبع 24 ولت متصل است. بار ذخیره‌شده و انرژی خازن را محاسبه کنید.

سؤال ۳: در یک مدار RC، اگر $R = 5 k Ω$ و $C = 220 μ F$ باشد:

الف) ثابت زمانی چقدر است؟
ب) زمان لازم برای رسیدن ولتاژ خازن به 99% ولتاژ نهایی چقدر است؟

سطح پیشرفته

سؤال ۴: یک خازن کروی با شعاع $R = 5 c m$ در دی‌الکتریک با $ε_{r} = 6$ قرار دارد. ظرفیت خازن را محاسبه کنید.

سؤال ۵: دو صفحه موازی با مساحت $A = 0.05 m^{2}$ و فاصله $d = 2 mm$ دارای دی‌الکتریک با $ε_{r} = 3$ هستند. اگر ولتاژ اعمالی 100 ولت باشد:

الف) ظرفیت خازن
ب) بار روی هر صفحه
ج) شدت میدان الکتریکی بین صفحات را محاسبه کنید.

سؤال ۶: در یک مدار RC، نشان دهید که انرژی خازن در هر لحظه از رابطه $W = \frac{1}{2} C V^{2}$ پیروی می‌کند.

خلاصه نکات کلیدیمیدان الکتریکی

E
=
q
F

— میدان نیرویی است که بر واحد بار مثبت وارد می‌شود
محاسبه میدان
برای بار نقطه‌ای: E=
r
2

kq

اصل برهم‌نهی
میدان‌ها برداری جمع می‌شوند
خطوط میدان
از بار مثبت خارج، به منفی وارد می‌شوند
خازن
C=
V
Q

— توانایی ذخیره بار الکتریکی
خازن صفحه‌ای
C=ε
0

ε
r

d
A

انرژی خازن
W=
2
1

CV
2
=
2C
Q
2

مدار RC
τ=RC — ثابت زمانی
شارژ خازن
V
c

=V(1−e
−t/τ
)
دشارژ خازن
V
c

=V
0

e
−t/τ

دروس متنی

جلسه 1 مکانیک: سینماتیک خطی، حرکت در صفحه، دینامیک ذره

جلسه 2 مکانیک: کار و انرژي، پایستگی انرژي

جلسه 3 مکانیک: سینماتیک دورانی، دینامیک دورانی

جلسه 4 حرارت: دما و واحدها، انبساط در مایعات و جامدات، مقدار گرما و ظرفیت گرمایی، قوانین ترمودینامیک، مثالهاي کاربردي رشته برق )گرماگیر، حرارت تولیدي کابل و سیم، حرارت سیمپیچهاي ترانس و ماشینهاي الکتریکی(

جلسه 5ار الکتریکی: باردار نمودن اجسام، قوانین جذب و دفع بارهاي الکتریکی، توزیع بار روي اجسام، قانون کلمب