پایهٔ ۱۱ · فصل ۱
۸ مبحث منتخباین برگه، گزیدهای برای مرور سریع است: رابطه را همراه شرطش بخوان، سپس دام و نمونهٔ حل را بررسی کن.
پیش از محاسبهٔ کولن، علامت بارها و جهت تکتک نیروها را تعیین کن؛ نسبت اندازهها جای جمع برداری برآیند را نمیگیرد.
در قانون کولن فاصله به توان دو میرسد.
جهت میدان را با بار مثبت فرضی تعیین کن.
صفر بودن پتانسیل لزوماً به معنی صفر بودن میدان نیست.
اثر دیالکتریک بر انرژی خازن به اتصال یا قطع بودن باتری وابسته است.
در مالش معمول، پروتونهای هسته از یک جسم به دیگری مهاجرت نمیکنند.
شرط کاربرد: n تعداد صحیح الکترونهای منتقلشده است؛ دستگاه منزوی با محیط تبادل بار ندارد.
تصور نادرست: جسم مثبت پروتون اضافی گرفته است.
اصلاح علمی: در باردار کردن معمول، جسم مثبت الکترون از دست داده است؛ پروتونهای هسته جابهجا نمیشوند.
دو برابر شدن فاصله نیرو را یکچهارم میکند، نه نصف.
شرط کاربرد: بارهای نقطهای یا تقریب مناسب آنها در هوا/خلأ؛ فاصله بین محل بارها.
تصور نادرست: بار بزرگتر نیروی بزرگتری بر بار کوچکتر وارد میکند.
اصلاح علمی: نیروهای متقابل دو بار از نظر اندازه برابر و از نظر جهت مخالفاند و روی دو جسم متفاوت اثر میکنند.
صفر شدن میدان در یک نقطه به معنی نبود بار در کل محیط نیست؛ میدانها میتوانند خنثی شوند.
شرط کاربرد: در تعریف جهت از بار آزمون مثبت و ناچیز استفاده میشود.
تصور نادرست: نیروی وارد بر بار منفی همجهت میدان است.
اصلاح علمی: برای بار منفی، نیرو خلاف جهت میدان الکتریکی است.
تعداد خطهای رسمشده قراردادی است؛ فقط نسبتها در یک رسم سازگار معنا دارند.
شرط کاربرد: خطوط ابزار نمایشاند، نه رشتههای واقعی در فضا.
تصور نادرست: هر ذرهٔ باردار الزاماً روی خطوط میدان حرکت میکند.
اصلاح علمی: خطوط جهت میدان را نشان میدهند؛ مسیر ذره به علامت بار، سرعت اولیه و نیروهای دیگر هم وابسته است.
در ΔU علامت q را حذف نکن؛ قدرمطلق بار فقط برای بعضی محاسبههای اندازه مناسب است.
شرط کاربرد: d فاصله در راستای میدان یکنواخت است؛ اختلاف پتانسیل علامت دارد.
تصور نادرست: هر بار آزادشده حتماً به سمت پتانسیل کمتر میرود.
اصلاح علمی: بار مثبت در جهت میدان به پتانسیل کمتر شتاب میگیرد؛ بار منفی خلاف میدان به پتانسیل بیشتر شتاب میگیرد.
یک رسانا میتواند میدان داخلی صفر و پتانسیل غیرصفر داشته باشد.
شرط کاربرد: تعادل الکتروستاتیکی؛ دربارهٔ داخل مادهٔ رسانا صحبت میکنیم.
تصور نادرست: اگر میدان الکتریکی داخل رسانا صفر باشد، پتانسیل الکتریکی رسانا هم حتماً صفر است.
اصلاح علمی: میدان داخلی صفر یعنی پتانسیل در رسانا ثابت است، نه اینکه نسبت به هر مرجعی صفر باشد.
باتری متصل: ولتاژ ثابت؛ خازن جدا و بدون نشت: بار ثابت.
شرط کاربرد: خازن تخت با فاصلهٔ کوچک نسبت به ابعاد صفحه؛ فضای میان صفحهها کاملاً با دیالکتریک همگن و خطیِ دارای ثابت κ پر شده و اثر لبه ناچیز باشد.
تصور نادرست: افزودن دیالکتریک همیشه بار خازن را زیاد میکند.
اصلاح علمی: اگر باتری متصل باشد بار افزایش مییابد؛ در خازن جدا و بدون نشت، بار ثابت میماند و ولتاژ کاهش مییابد.
از U∝C بدون گفتن «V ثابت» استفاده نکن.
شرط کاربرد: در تغییر هندسه یا دیالکتریک، تبادل انرژی با باتری و کار مکانیکی را فراموش نکن.
تصور نادرست: افزایش ظرفیت در هر شرایطی انرژی خازن را افزایش میدهد.
اصلاح علمی: در ولتاژ ثابت انرژی افزایش مییابد، ولی در بار ثابت با افزایش ظرفیت انرژی کاهش مییابد.
جسم خنثی چند الکترون از دست میدهد. آیا بار مثبت ایجاد شده به معنی ساختهشدن پروتون است؟
بار منفی از پتانسیل کمتر به بیشتر میرود. تغییر انرژی پتانسیل چه علامتی دارد؟
دیالکتریک ظرفیت را افزایش میدهد. چرا نمیتوان بدون دانستن اتصال باتری دربارهٔ افزایش انرژی حکم داد؟
پیشنیاز این فصل: بردار نیرو، کار و انرژی
راهنمای شکل و نمودار: پیکان میدان را از نیروی وارد بر بار منفی جدا کن و تراکم خطوط را فقط نسبی بخوان.
کنترل نهایی پاسخ: یکای میدان، پتانسیل و انرژی را جدا و جهت نیروی بار منفی را وارونهٔ میدان بررسی کن.
بار مثبت و بسیار کوچکی که جهت میدان را تعریف میکند و میدان را برهم نمیزند.
نیرو بر واحد بار آزمون مثبت در هر نقطه.
انرژی پتانسیل الکتریکی بر واحد بار؛ کمیتی نردهای است.
دو رسانای جداشده که میتوانند بارهای ناهمنام و انرژی ذخیره کنند.
برداشت نادرست: جهت میدان را از حرکت بار منفی تعیین میکنم.
اصلاح: جهت میدان با نیروی وارد بر بار آزمون مثبت تعریف میشود؛ نیروی بار منفی خلاف آن است.
برداشت نادرست: پتانسیل و میدان هر دو برداریاند.
اصلاح: میدان برداری است، اما پتانسیل نردهای و با جمع جبری محاسبه میشود.
اختلاف پتانسیل ویژگی دو نقطه است، اما تغییر انرژی پتانسیل علاوه بر اختلاف پتانسیل به علامت بار وابسته است. ابتدا ΔV=V[پایان]−V[آغاز] را با علامت مینویسیم و سپس از ΔU=qΔV استفاده میکنیم.
کار نیروی الکتریکی برابر منفی تغییر انرژی پتانسیل است. بنابراین برای بار منفی، حرکت به پتانسیل بیشتر میتواند انرژی پتانسیل را کاهش دهد؛ حفظ علامت q از حفظکردن جملههای جهتدار مطمئنتر است.
در نقطهای میدان یکنواخت ۴۰۰ نیوتون بر کولن به راست است. نیروی وارد بر بار −۳ میکروکولن را از نظر اندازه و جهت بیاب.
بار +۲ میکروکولن از پتانسیل ۳۰ ولت به ۹۰ ولت میرود. تغییر انرژی پتانسیل و علامت کار نیروی الکتریکی را بیاب.
بار −۲ میکروکولن از نقطهای با پتانسیل ۲۰ ولت به نقطهای با پتانسیل ۸۰ ولت میرود. تغییر انرژی پتانسیل و کار نیروی الکتریکی را بیاب.
بار +۳ میکروکولن از پتانسیل ۵۰ ولت به ۱۰ ولت میرود. ΔU و کار نیروی الکتریکی چقدر است؟
ΔV=−۴۰ ولت، پس ΔU=(۳ μC)(−۴۰ V)=−۱۲۰ میکروژول و کار نیروی الکتریکی +۱۲۰ میکروژول است.
محورها، جهتها و برچسبهای شکل را جدا بخوان.
ببین شکل کدام نسبت یا تغییر را نشان میدهد.
نتیجه را فقط در محدودهای بگو که شکل پشتیبانی میکند.
در نقطهای که پتانسیل صفر است، میدان هم حتماً صفر است؟
اگر بار آزمون دو برابر شود، میدان آن نقطه چه تغییری میکند؟
این صفحه برای جستوجوی «جزوه فیزیک یازدهم فصل ۱»، «نکات ناب فیزیک» و مرور سریع کنکور و امتحان نهایی آماده شده است.