همه چیزهایی که باید درباره میدان مغناطیسی بدانید

همه چیزهایی که باید درباره میدان مغناطیسی بدانید

اگر آزمایش بارور کردن بادکنک را در درس فیزیک انجام داده باشید حتما با مفهوم میدان مغناطیسی به صورت ابتدایی آشنا هستید. در این مطلب همه نکات مورد نیاز برای شناخت بهتر آن و همچنین فرمول‌های مربوط به میدان مغناطیسی را برای شما تهیه کردیم.

در صورتی که بادکنک را به لباسی پشمی بمالید، به اصطلاح بادکنک بارور می‌شود. بر اثر این باروری، بادکنک به دیوار می‌چسبد، اما در صورتی که همان بادکنک بارور شده را در برابر بادکنک باردار دیگری قرار بدهید دفع می‌شود و بادکنک اول از بادکنک دیگر دور می‌شود.

این پدیده در نتیجه شارژ الکتریکی اتفاق می‌افتد. شارژ الکتریکی میدان الکتریکی را ایجاد می‌کند. میدان الکتریکی فضایی است در اطراف اشیایی که به صورت الکتریکی باردار شده‌اند.

شارژ الکتریکی چیست؟

شارژ الکتریکی می‌تواند مثبت یا منفی باشد و باعث می‌شود تا دو ماده یکدیگر را به هم دور یا نزدیک کنند. در صورتی که اشیاء به صورت متضاد شارژ شده باشند، یکی مثبت و دیگری منفی، آنها یکدیگر را جذب می‌کند، اما اگر به صورت برابر شارژ شده باشند، مثبت مثبت یا منفی منفی، یکدیگر را دفع می‌کنند.

واحد اندازه گیری شارژ الکتریکی کولن نامیده می‌شود، که تحت عنوان مقدار الکتریسیته حامل از طریق جریان الکتریکی در یک ثانیه و به اندازه یک آمپر توضیح داده می‌شود. اتم‌ها که واحد پایه ماده‌اند، از سه جزء تشکیل شده‌اند که الکترون‌ها، نوترون‌ها و پروتون‌ها نام دارند. الکترون و پروتون خودشان به صورت الکتریکی شارژ می‌شود و اولی دارای بار منفی و دومی دارای بار مثبت‌ است.

بسیاری از چیزها از نظر بار الکتریکی خنثی هستند. در صورتی که الکترون یا پروتون به آن‌ها اضافه شود، دارای بار مثبت یا منفی می‌شوند و در این صورت گفته می‌شود که آن ماده باردار است.

یکی از راه‌های اندازه گیری بار الکتریکی استفاده از مقدار ثابت e = 1.602 *10^-19 کولن است. هر الکترون، که کوچکترین مقدار بار الکتریکی منفی است، دارای بار الکتریکی -1.602 *10^-19 کولن است و پروتون، کوچکترین مقدار مثبت بار الکتریکی، باری به اندازه +1.602 *10^-19 کولن دارد. در این صورت، 10 الکترون دارای بار -10 e است و 10 پروتون باری به اندازه +10 e دارد.

قانون کولن

شارژ الکتریکی باعث جذب یا دفع می‌شود، زیرا نیرویی را بین دو شی ایجاد می‌کند. نیروی بین دو شی باردار تحت قانون کولن تعریف می‌شود. در قانون کولن بیان می‌شود که نیروی بین دو نقطه شارژ شده با مقدار شارژ الکتریکی و فاصله بین دو شی نسبت دارد که در فرمول زیر نشان داده شده است.

F = (k|q1q2|)/r^2

در این فرمول q1 میزان شارژ شی اول و q2 شارژ شی دوم است. مقدار k = 8.988 * 10^9Nm^2/C2 مقدار ثابت کولن نام دارد و r فاصله بین دو شی باردار است.

فرمول میدان الکتریکی

شارژ الکتریکی باعث ایجاد میدان الکتریکی می‌شود، که فضایی خالی دور شیء باردار شده یا ماده‌ای است که در آن شارژ الکتریکی نیرو ایجاد می‌کند. میدان الکتریکی در همه نقاط فضا وجود دارد و از طریق شارژ الکتریکی دیگری در میدان الکتریکی قابل مشاهده است.

میدان الکتریکی نوعی مقدار محاسبه شونده برداری هستند که با فلش‌هایی به سمت بیرون و داخل نمایش داده می‌شوند. بردارها در میدان الکتریکی مثبت به سمت بیرون و در میدان الکتریکی منفی به سمت داخل نشان داده می‌شوند.

اندازه میدان الکتریکی از طریق فرمول E = F/q به دست می‌آید که در آن E قدرت میدان الکتریکی، F نیروی الکتریکی و q بار آزمون نام می‌گیرد. برای تعریف میدان الکتریکی در یک نقطه معین از فضا، یک بار الکتریکی مثبت به اندازه واحد در آن نقطه قرار داده، سپس مقدار نیروی الکتریکی وارد بر این واحد بار را به عنوان شدت میدان الکتریکی تعریف می‌کنند. بار مثبت را نیز به عنوان بار آزمون تعریف می‌کنند.

درباره نویسنده

محسن خسروجردی