به هر آشفتگی در محیط که در فضا یا فضازمان منتشر می‌شود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند. اگر این آشفتگی در میدان‌های الکترومغناطیسی باشد، آن را موج الکترومغناطیسی می‌نامند. در امواج الکترومغناطیسی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به طور عمود بر یکدیگر نوسان می‌کنند و با سرعت نور انتشار پیدا می‌کنند. نور و امواج رادیویی از این نوع هستند.

امواج مکانیکی امواجی ساده‌تر هستند، که مشهورترین آنها امواج صوت، امواج زلزله و امواج آب است.

موج‌ها به دو دسته امواج طولی و امواج عرضی تقسیم می‌شوند. در امواج طولی، سرعت انتشار موج موازی با حرکت نوسانی آن است، در حالی که، در امواج عرضی این سرعت عمود بر آن است. امواج الکترو مغناطیسی از نوع امواج عرضی هستند.

تعاریف:

توافق بر روی یک تعریف واحد برای واژه موج چیزی است که امکان ندارد. یک ارتعاش یا لرزش (ویبراسیون) را می توان به صورت یک حرکت به عقب و جلو پیرامون نقطهٔ m در اطراف یک مقدار مرجع تعریف نمود. با وجود این، تعریف مشخصات کافی برای موج که باعث کیفیت بخشیدن به آن می شود موضوعی قابل انعطاف است. این اصطلاح اغلب به طور ذاتی به صورت انتقال نوسانات در فضا مطرح می شود که با حرکت شی که فضا را پر کرده یا اشغال نموده در ارتباط نیست. در یک موج انرژی یک ارتعاش عبارتست ازانرژی شی که دارد از منبع به فرم یک اغتشاش و نوسان در داخل محیطی که آن را احاطه کرده یا در پیرامون آن است دور می شود (هال 1980). با وجود این، این حرکت در مورد یک موج ساکن و ایستاده، مسئله برانگیز است. برای مثال، یک موج روی یک طناب یا نخ که انرژی در آن به طور مساوی در هر دو جهت منتشر می شود یا برای امواج الکترومغناطیسی یا امواج نوری در خلا، جاییکه مفهوم محیط واسطه ای دیگر قابل کاربرد نیست.

به خاطر چنین دلایلی نظریهٔ موج بیان کننده یک شاخه خاص از فیزیک است، که به خواص موج مستقل از آنکه منشا فیزیکی آن چه چیزی باشد وابسته است (استراوسکی و پتاپو،1999). این خاصیت منحصر بفرد که با مستقل بودن از منشا فیزیکی و با تکیه بسیار روی منشا در موقعی که یک مورد خاص از یک فرآیند موجی را در نظر می گیریم همراه می گردد.

مثال: آکوستیک از اوپتیک متمایز می گردد. به این صورت که امواج صوتی دارای منشا مکانیکی، بیشتر از امواج الکترومغناطیسی در موقع انتقال انرژی لرزشی یا ارتعاشی به انرژی مکانیکی تبدیل می شوند. مفاهیمی از قبیل جرم، گشتاور، اینرسی، یا خاصیت کشسانی (ارتجاعی) موقع شرح دادن آکوستیک بسیار مهم هستند. (برخلاف اوپتیک هنگام بررسی فرآیندهای موجی). این تفاوت در منشا باعث ایجاد مشخصات موجی خاص متفاوت از محیطی که با آن سر و کار داریم می شود . (به عنوان مثال، در موارد مربوط به هوا: فشار تابش موج های تلاطمی و... . در موارد جامد(اجسام صلب): امواج نور، تجزیه نور و ...) خواص دیگر،اگر چه آنها هم معمولاً از طریق منشا مشخص می شوند، ممکن است به تمام امواج تعمیم داده شود. به عنوان مثال،با توجه به آنهایی که بر اساس منشا مکانیکی پایه گذاری شده اندمی توان اغتشاشاتی در فضابرای امواج آکوستیک بر حسب زمان انجام داد اگر وفقط اگر وسیله مورد بحث بسیار سخت و یا بسیار نرم و انعطاف پذیر نباشد . اگر تمام اجزای تشکیل دهنده وسیله به صورت محکم به یکدیگر متصل شده باشند، تمام اجزای آن به شکل یک جسم واحد و بدون هیچ گونه تاخیری در انتقال نوسان، به ارتعاش در می آیند. که در این صورت هیچ حرکت موجی نخواهیم داشت. از سوی دیگر، اگر تمامی اجزا مستقل از یکدیگر بودند، هیچ انتقال ارتعاشی وجود نداشت. عبارات مذکور در بالا با فرض آنکه موج به هیچ منشا نیاز نداشته باشد بی معنی خواهد بود،اگر چه آنهاویژگی که از خود بروز می دهندمستقل از منشا آنها باشد: در طول یک موج، فاز یک ارتعاش (مکان و موقعیتی که در داخل سیکل نوسان اشغال کرده ) برای نقاط مجاور متفاوت می با شد و علت آن نیز این است که نوسان در زمان های متمایز به این نقاط می رسد. به صورت مشابه، پردازش فرآیند های موج که از مطالعه درباره پدیده های موجی با سرچشمه هایی متفاوت با سر چشمه امواج صوتی حاصل می شود می تواند برای فهم هر چه بیشتر پدیده های صوتی بسیار با اهمیت باشد. یک مثال مناسب از این نمونه، قاعده تداخل یانگ می باشد ( یانگ،1802 ) این اصل برای اولین بار در تحقیقات یانگ پیرامون نور مطرح شد و هنوز نیز می تواند مطابق تعدادی از مفاهیم خاص دیگر ( برای مثال ،پخش شدن صوت توسط صدا ) موضوعی پژوهشی در مطالعه صوت باشد.

ویژگی‌ها:

امواج متناوب توسط فاکتورهای اوج (بالاترین نقاط در امواج) و پایین ترین نقاط توصیف می شوند و البته ممکن است گاهی بر اساس طولی یا عرضی طبقه بندی گردند. امواج عرضی به امواجی اطلاق می شود که دارای ارتعاش هایی عمود بر جهت و انتشار موج باشند. مانند امواج طناب و امواج الکترومغناطیسی. امواج طولی دسته ای از امواج هستندکه در جریان انتشار موج دارای نوسانات موازی هستند مانند بیشتر امواج صوتی. زمانی یک شی بر روی موج یک آبگیر به بالا و پایین برود، حرکت بر روی یک مسیر دوار را تجربه می کند زیرا این امواج، امواج عرضی یا سینوسی نمی با شند.

A=در آب های عمیق

B=در آب های کم عمق

1=عبور موج

2=اوج

3=افت

ریز موج ها روی سطح برکه در حقیقت ترکیب طولی و عرضی امواج هستند. بنابراین نقاط روی سطح، مسیر دایره ای را دنبال می کنند ونقاطی که روی سطح قرار می گیرنداز این مسیر دایره ای تبعیت می کنند.تمام امواج می توانند موارد زیر را تجربه کنند:

موج مستقیم از طریق برخورد با سطح منعکس کننده تغییر می یابند = انعکاس

موج مستقیم از طریق مداخله یک شی جدید تغییر می یا بند = انعکاس

خم شدن امواج مانند تاثیر متقابل آنها در برابر موانعی است که در مسیرشان وجود دارد = پراش بیشترین شناخت طول موج روی حالت پرش شی است.

موقعیت دو موج که با هم برخورد می کنند =تداخل

موجی که با بسامد شکسته می شود = انتشار

حرکات موج نوری در مسیر مستقیم – خطوط انتشار

یک موج اگر بتواند فقط در مسیر مستقیم نوسان کند دوگانگی می یابد. دوگانگی عرضی موج حاکی از نوسان مستقیم آن است و عمود برجهت حرکت است. امواج طولی مانند امواج صوتی دوگانگی بروز نمی دهند زیرا این امواج نوسان مستقیم در طول حرکت دارند و با فیلتر پولازیزه گر پولاریزه می شوند.

مثال: امواج سطح اقیانوس که با صخره ها برخورد می کنند. امواج سطح اقیانوس که پرتلاطم هستند در میان آب منتشر می شوند. امواج رادیو یی، ریز موج ها، مادون قرمز، امواج مرئی، فرابنفش، پرتو x و پرتو گاما از پرتو افکنی پرتوهای الکترومغناطیسی ساخته شده اند. در این شرایط انتشار بدون وجود محیط در میان خلأ ممکن است. این امواج الکترومغناطیس در 299 و 792 و 458 متر بر ثانیه در خلأ حرکت می کنند.

توصیف ریاضی:

یک موج با دامنه ثابت است.

شکل و نمایشی از یک موج (منحنی آبی رنگ که خیلی سریع تغییر می کند) و پوشش آن (منحنی قرمزکه با سرعت آهسته تری تغییر می کند)

به عقیده ریاضیدانان ساده ترین یا اساسی ترین موج،امواج هارمونیک سینوسی است که آن را با $f (x, t) = A sin(ω t - k x)),$ توصیف می کند. که A دامنه موج است یعنی بیشترین مقدار بی نظمی در طول نوسان موج (بیشترین فاصله از بلندترین نقطه اوج تا تعادل در یک نمونه کامل،یعنی ماکزیمم مسافت قایم بین مبدأ و موج.) واحد دامنه به نوع موج بستگی دارد. موج هایی که روی طناب هستند دامنه شان به صورت یک بعد بیان می شود. امواج صوتی مانند فشار (پاسکال) و امواج الکترومغناطیس مانند دامنه ای از میدان الکتریکی (ولت / متر)بیان می شوند. دامنه ممکن است ثابت باشد (در این شرایط موج یا cw هست یا موج ثابت) یا ممکن است با زمان و موقعیت تغییر کند. فرم متغیر دامنه، موج پوششی نامیده می شود.

طول موج ( اشاره به $λ$ ) مسافت بین دو قله متوالی (یا یک فرورفتگی و برجستگی) است. معمولا واحد آن متر است و همچنین با نانومتربرای طیف الکترومغناطیس بخش نوری بیان می شود. یک تعداد موج K می تواند با طول موج به هم ربط داده شود. امواج را می توان به وسیله حرکت هارمونیک نشان داد. دوره T، زمان برای یک نوسان کامل موج است.

$k = \frac{2 \pi}{\lambda}. \,$

بسامد f (که با $ν$ نشان می دهند) تعداد دوره هایی است که در واحد زمان انجام می دهند (برای مثال یک ثانیه) و آن با هرتز اندازه گیری می شود.

$f=\frac{1}{T}. \,$

بسامد ودوره عکس یکدیگرند.

بسامد زاویه ای $ω$ بیان کننده بسامد از نظر رادیان است و بستگی به بسامد دارد. بسامد زاویه ای با بسامد از طریق رابطه زیر ارتباط دارد:

$\omega = 2 \pi f = \frac{2 \pi}{T}. \,$

دو نوع سرعت وجود دارد که امواج را به هم پیوند می دهد. اولین سرعت سرعت انتشار موج است که توسط $v_p = \frac{\omega}{k} = {\lambda}f.$ بیان می شود و دومین، سرعت گروهی است که سرعت متغیری در شکل های متنوع موج ایجاد می کند. این سرعت می تواند به موج منتقل شود. و با فرمول زیر ارائه می شود:

$v_g = \frac{\partial \omega}{\partial k}. \,$

معادله موج

مقالهٔ اصلی: معادلهٔ موج

معادله دیفرنسیال موج به صورت زیر نوشته می‌شود.

$\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = \nabla^2 u,$

در اینجا $c$ سرعت انتشار موج می‌باشد. جواب این معادله (در حالت یک‌بعدی) به صورت زیر است ( $A$ دامنه موج است.):

$u(x,t) = A\sin (kx - \omega t + \phi)\,$

$k$ عدد موج، $ω$ سرعت زاویه‌ای، $λ$ طول موج، $φ$ فاز، $T$ دوره تناوب و $f$ بسامد حرکت نوسانی نام دارند.

$\omega = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f\quad,\quad k=\frac{2\pi}{\lambda}\quad,\quad c = \frac{\lambda}{T}$

معادله موج یک معادله دیفرانسیلی است که در هر زمان، تحول موج هارمونیک را توصیف می کند . معادله موج فرم متفاوتی دارد و تا اندازه ای بستگی به این دارد که موج چگونه منتقل می شود و معمولا از طریق حرکت به دست می آید. توجه به دامنه موج یعنی حر کت پایین طناب در طول محورx و متغیر u (که معمولاً وابسته به x وt ) $\frac{1}{v^2}\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}=\frac{\partial^2 u}{\partial x^2} \,$ معادله موج در سه بعد است که با فرمول زیر بیان می شود.

$\frac{1}{v^2}\frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = \nabla^2 u. \,$ که $\nabla^2$ به صورت معادله لاپلاسی می باشد.

سرعت v هم به شکل موج و هم به محیطی که موج از طریق آن منتقل می شود بستگی دارد . یک راه حل کلی برای معادله موج در یک بعد تو سط دی–آلبرت داده شده است. که به این صورت است: $u(x,t)=F(x-vt)+G(x+vt). \,$

این راه حل را می توان به صورت دو پالس که در جهات مخالف حرکت می کنند( F در جهت x و G در خلاف جهت x)در نظر گرفت. اگر مادر معادله بالابه جای x ، xوy وz جایگزین کنیم آن وقت ما انتشار موج در سه بعد را تو صیف می کنیم. معادله شرودینگر رفتار موج گونه ذرات را در مکانیک توصیف می کند. راه حل هایی برای این معادله، عبارتند از توابع موجی که می توانند به شرح سرانجام احتمالی ذرات بپردازند . موج ساده یا متحرک که گاهی موج پیش رو نیز نامیده می شود، اختلالی است که با دو عامل زمان t و مسافت z تغییر می کند. که با فرمول زیر ارائه می شود. $y(z,t) = A(z, t)\sin (kz - \omega t + \phi), \,$

جایی که (A(z,t پوشش دامنه ای که برای موج داریم و K تعداد موج و $φ$ نمایانگر فاز موج است. سرعت فاز v_p این موج توسط $v_p = \frac{\omega}{k}= \lambda f, \,$ نشان داده می شود. ( $λ$ نمایانگر طول موج است.

امواج ایستاده

مقالهٔ اصلی: امواج ساکن

موج ایستاده در وضعیت ساکن

نقاط قرمز نمایانگر گره های موج هستند. موج ایستاده که با عنوان موج ساکن نیز شناخته می شود موجی است که در وضعیت ثابت باقی می ماند. این پدیده زمانی اتفاق می افتد که وسیله ای در مسیری خلاف جهت موج در حرکت باشد و یا این موج می تواند در نتیجه تداخل دو موج از دو سوی متفاوت ایجاد شود. مجموع دو موج منتشر شده از سوی مقابل هم (با دامنه و بسامد یکسان) یک موج ایستاده را به وجود می آورد. به طور عادی، موج ایستاده زمانی تولید می شود که انتشار موج دورتر از مانع باشد. بنابراین، علت انعکاس موج وجود یک موج مخالف است. به عنوان مثال، زمانی که تار ویولن جابه جا می شود امواج طولی منتشر می شوند تا جایی که تار در جایش محکم قرار گیرد. بالاتر از جایی که موج بر می گردد در خرک و مهره دو موج در فاز مخالف هم هستند و یکدیگر را دفع می کنند در نتیجه یک گره تولید می شود. در وسط راه، بین دو گره یک شکم تولید می شود جایی که دو موج از سوی مقابل هم منتشر می شوند موج ها روی هم افزایش می یابند و عضو بیشینه می شوند و به طور معمول انرژی برای انتشار موج نمی ماند.

از نگاه دیگر:

لرزش طبیعی اکوسیتیک، تشدید کننده هلم هولتز و دریچه لوله صوتی.

انتشار میان طناب

سرعت موج در حال حرکت در امتداد یک تار مرتعش شونده به طور مستقیم متناسب با ریشه دوم کشش تار به چگالی خطی (μ)است:

$v=\sqrt{\frac{T}{\mu}}. \,$

منبع: ویکی پدیا

ابر رسانایی

رسانايى خاصيتى از مواد است كه باعث انتقال انرژى الكتريكى در آنها مى شود. اين خاصيت در مواد مختلف، يكسان نيست. طلا و نقره رسانا هاى خيلى خوبى هستند در حالى كه شيشه يا پلاستيك اصلاً رسانا نيستند. مانعى در برابر رسانش الكتريكى است كه مقاومت ناميده مى شود. تغييرات جزيى ترموديناميكى و الكترو مغناطيسى، روى آن تاثير مى گذارد.بشر همواره مى خواسته كه راه هاى توليد انرژى را ارزان تر كند و يكى از بهترين گزينه ها براى كم كردن هزينه كشف موادى است كه مقاومت كمترى دارند. اما در بعضى از مواد وقتى كه به يك دماى خاص برسيم، تغييرى در حالت ماده به وجود مى آيد كه به آن ابررسانايى مى گويند. در اين حالت مقاومت الكتريكى از بين مى رود به طورى كه جريانى كه در يك حلقه ابررسانا توليد مى شود تا صد هزار سال بدون تغيير باقى مى ماند!

ادامه مطلب

نوشته شده توسط شادی | لینک ثابت | موضوع: سایر مطالب مربوط به بخش های دیگر فیزیک |

ابر رسانا

به تركيب جالب خواص الكتريكي و مغناطيسي فلزات مشخصي كه در درجات حرارت خيلي پايين در آنها به وجود مي آيد اطلاق مي شود. يك چنين دمايي اولين بار در سال 1908 وقتي كمرلينگ اونز در دانشگاه ليدن موفق به توليد هليوم مايع گرديد حاصل شد كه با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود يك درجه كلوين برسد.

يكي از اولين بررسي هايي كه ا.نز با اين درجه حرارت پايين قابل دسترسي انجام داد مطالعه تغييرات مقاومت الكتريكي فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندين سال قبل از آن معلوم شده بود كه مقاومت فلزات وقتي دماي آنها به پايين تر از دماي اتاق برسد كاهش پيدا مي كند. اما معلوم نبود كه اگر درجه حرارت تا حدود كلوين تنزل يابد مقاومت تا چه حد كاهش پيدا مي كند. آقاي اونز كه با پلاتينيم كار مي كرد متوجه شد كه مقاومت نمونه سرد تا يك مقدار كم كاهش پيدا مي كرد كه اين كاهش به خلوص نمونه بستگي داشت. در آن زمان خالص ترين فلز قابل دسترس جيوه بود و در تلاش براي بدست آوردن رفتار فلز خيلي خالص اونز مقاومت جيوه خالص را اندازه گرفت.او متوجه شد كه در درجه حرارت خيلي پايين مقاومت جيوه تا حد غير قابل اندازه گيري كاهش پيدا مي كند كه البته اين موضوع زياد شگفت انگيز نبود اما نحوه از بين رفتن مقاومت غير منتظره مي نمود.موقعي كه درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده مي شود به جاي اينكه مقاومت به ارامي كاهش يابد در درجه حرارت 4 كلوين ناگهان افت مي كرد و پايين تر ازاين درجه حرارت جيوه هيچگونه مقاومتي از خود نشان نمي داد. همچنين اين گذار ناگهاني به حالت بي مقاومتي فقط مربوط به خواص فلزات نمي شد و حتي اگر جيوه ناخالص بود اتفاق مي افتاد.آقاي اونز قبول كرد كه پايين تر از 4 كلوين جيوه به يك حالت ديگري از خواص الكتريكي كه كاملا با حالت شناخته شده قبلي متفاوت بود رفته است و اين حالت تازه (( حالت ابر رسانايي )) نام گرفت.

بعدا كشف شد كه ابررسانايي را مي توان از بين برد ( يعني مقاومت الكتريكي را مي توان مجددا بازگردانيد.) و در نتيجه معلوم شد كه اگر يك ميدان مغناطيسي قوي به فلز اعمال شود اين فلز در حالت ابررسانايي داراي خواص مغناطيسي بسيار متفاوتي با حالت درجه حرارتهاي معمولي مي باشد.

تاكنون مشخص شده است كه نصف عناصر فلزي و همچنين چندين آلياژ در درجه حرارت هاي پايين ابر رسانا مي شوند. فلزاتي كه ابررسانايي را در درجه حرارت هاي پايين از خود نشان مي دهند ( ابر رسانا ) ناميده مي شوند. سالهاي بسياري تصور مي شد كه تمام ابررسانا ها بر طبق يك اصول فيزيكي مشابه رفتار مي كنند. اما اكنون ثابت شده است كه دو نوع ابررسانا وجود دارد كه به نوع I و II مشهور مي باشد. اغلب عناصري كه ابررسانا هستند ابررسانايي از نوع I را از خود نشان مي دهند.در صورتي كه آلياژها عموما ابررسانايي از نوع II را از خود نشان مي دهند. اين دو نوع چندين خاصيت مشابه دارند. اما رفتار مغناطيسي بسيار متفاوتي از خود بروز مي دهند

نوشته شده توسط شادی | لینک ثابت | موضوع: سایر مطالب مربوط به بخش های دیگر فیزیک |

دستگاه شوک الکتریکی

شوك الكتريكي، عبارت از شوك حاصله از عبور جريان برق از بدن انسان مي باشد. جريانهاي در حد ميلي آمپر ميتوانند موجب واكنش غير ارادي در انسان شده كه گاهي ممكن است خطرآفرين باشد (مانند وارد شدن جريان به بدن فردي كه روي بلندي قرار دارد و سقوط او) و جريانهاي بالاتر كه اثرات زيانبار خود را بيشتر نشان ميدهد.

شوك الكتريكي معمولاً به سبب تماس با قسمتهايي كه بطور معمول در محدودة ولتاژ خطرناك كار مي كنند، ايجاد مي شود و با شكستن عايق بين آن قسمتها و تماس كاربر با آن و يا شكستن عايقي كه قسمتهاي داراي ولتاژ خطرناك را محافظت مي كند، و يا نشتي جريان به بدنه دستگاه از آن قسمتها و همچنين ممكن است وقوع خرابي در اتصال زمين حفاظتي كه سبب نشت جريان شود، باشد.

مخاطرات انرژي، بعلت اتصال كوتاه بين قطب هاي مجاور منابع تغذيه جريان بالا يا مدارات داراي ظرفيت خازني بالا، كه باعث بوجود آمدن قوس الكتريكي شده، كه در نهايت سبب برق گرفتگي يا سوختگي افراد مي شود.

آتش سوزي، به سبب اضافه بار و خرابي در برخي قطعات، شكستن عايق، مقاومت زياد و يا از بين رفتن اتصالات ميتواند سبب افزايش دما بحدي شود كه منجر به آتش سوزي گردد. در اينجا الزاماتي وجود دارد كه بايد از مواد با اشتعال پذيري پايين تر و استفاده از حصارها و محفظه هاي محدود كننده گسترش آتش استفاده نمود.

مخاطرات مكانيكي و حرارتي، مقررات استانداردها موارد زير را در بر مي گيرند:

1- پيشگيري از صدمه ديدن كاربر در تماس با قسمتهاي داراي حرارت بالا،

2- اطمينان از سلامتي و پايداري مكانيكي دستگاه،

3- اجتناب از وجود نقاط و لبه هاي تيز كه سبب آسيب ديدگي به بدن كاربر مي شود،

4- پيش بيني حفاظ كافي و يا قفلهاي ايمني در برابر قطعات متحرك خطرآفرين.

مخاطرات تشعشعي، در استانداردها مقرراتي وضع شده كه در صورتي دستگاه از خود تشعشعاتي ساطع كند، كاربر يا ديگر افراد در معرض سطح قابل قبولي از تشعشعات قرار گيرند، برخي از اين تشعشعات عبارتند از، امواج ماوراء صوت، مادون قرمز، ماوراء بنفش، فركانس هاي راديوئي و …

مخاطرات شيميائي، مواد بكار رفته در دستگاه ها مي بايست طوري انتخاب و آرايش يافته باشد كه در صورت آتش سوزي و مخاطرات انرژي و ديگر موارد كمترين ميزان خطر را داشته باشد

نوشته شده توسط شادی | لینک ثابت | موضوع: سایر مطالب مربوط به بخش های دیگر فیزیک |

الکتریسیته

الکتریسیته ی ساکن

سحر حمیدی

چه چیز باعث شوک الکتریکی می شود؟

به شما شوک وارد می شود. یا در زمستان به خانه بر می گردید و کلاه پشمی تان را از سر بر می دارید و... پووووف! همه ی موهایتان در هوا راست می شوند. چه اتفاقی افتاده و چرا اغلب این اتفاق ها در زمستان می افتد؟ پاسخ الکتریسیته ی ساکن است. برای اینکه بدانیم الکتریسیته ی ساکن چیست، باید در مورد طبیعت ماده، قدری بیشتر بدانیم. به عبارتی باید به این پرسش پاسخ دهیم که "چیزهای اطراف ما از چه ساخته شده اند؟"

همه چیز از اتم ساخته شده است.
یک حلقه از طلای خالص را مجسم کنید. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسیم کنید و نیمی از آن را کنار بگذارید. این کار را همین طور ادامه دهید و ادامه دهید. به زودی قطعه ی بسیار کوچکی خواهید داشت که برای دیدنش نیاز به میکروسکوپ دارید. این قطعه ممکن است بسیار بسیار بسیار کوچک باشد اما هنوز یک قطعه از طلاست. اگر بتوانید عمل تقسیم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهید، در نهایت به کوچکترین ذره ی ممکن از طلا می رسید که "اتم" نام دارد. اگر اتم را به ذره های کوچکتر تقسیم کنید، ذره های حاصل شده دیگر از جنس طلا نخواهند بود.

همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است. دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکیبات مختلف این اتم ها ساخته شده است.

اجزای اتم
پس اتم ها از چه چیز ساخته شده اند؟ در مرکز هر اتمی "هسته" قرار دارد. هسته شامل دو نوع ذره ی متفاوت است که "پروتون" و "نوترون" نامیده می شوند. ذرات کوچک دیگری به نام الکترون به دور هسته می چرخند.

ادامه مطلب

نوشته شده توسط شادی | لینک ثابت | موضوع: سایر مطالب مربوط به بخش های دیگر فیزیک |

الکتریسیته و مغناطیس

اثرهای ساده الکتریکی و مغناطیسی را از زمانهای قدیم می‌شناختند. حدود ۶۰۰ سال قبل از میلاد یونانیان می‌دانستند که آهنربا آهن را جذب می‌کند و کهربای مالیده به لباس چیزهای سبک مانند کاه را بسوی خود می‌کشد. با وجود این اختلاف بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین نشده بود و این پدیده‌ها را از یک نوع در نظر می‌گرفتند.

خط فاصل روشن بین این دو پدیده را گیلبرت (W. Gilbert) ، فیزیکدان و طبیعت شناس انگلیسی پیدا کرد. و نیز او کتابی درباره آهنربا ، “اجسام آهنربایی” و “زمین به عنوان آهنربای بزرگ” در سال ۱۶۰۰ منتشر کرد. کار وی شروع بررسی در پدیده‌های الکتریکی را نشان می‌دهد. گیلبرت در این کتاب همه خواص آهنرباهای شناخته شده تا آن زمان را تشریح کرده و نتایج آزمایشهای خیلی مهم ، شخص خود را نیز آورده است. همچنین وی شماری از تفاوتهای اساسی بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی را مشخص نموده و اصطلاح “الکتریسیته“ را وضع کرده است.

ادامه مطلب

نوشته شده توسط شادی | لینک ثابت | موضوع: سایر مطالب مربوط به بخش های دیگر فیزیک |

اذرخش

آذرخش(صاعقه) چيست؟

وقتي بار الكتريكي انباشته شده در ابرها تخليه شده و به صورت يك قوس الكتريكي به زمين برخورد كند ؛ آذرخش اتفاق مي افتد.

اذرخش(صاعقه چگونه رخ مي دهد؟

هنگام طوفان يا حركت بادهاي بزرگ ،بارالكتريكي زيادي در ابرها ذخيره مي شود و به اصطلاح ابرها باردار مي شوند. بدين ترتييب ابر تبديل به يك منبع انرژي بسيار عظيم مي شود كه بر فراز آسمان در حركت است. اين ذخيره ي انرژي آنقدر ادامه پيدا

مي كند تا ابر از انرژي الكتريكي اشباع شده و در اولين فرصت ممكن ، انرژي خود را تخليه مي كند. معمولا بهترين محل براي اين تخليه زمين است. زيرا زمين آنقدر بزرگ است كه هرگز از الكتريسيته اشباع نمي شود.ينابراين ابر ابتدا هواي اطراف خود را با يونيزه كردن مستعد عبور جريان برق كرده ،سپس انرژي خود را ميان هواي يونيزه شده عبور داده و در زمين تخليه مي كند.

ولتاژ آذرخش(صاعقه)

ولتاژ آذرخش معمولا بين 10 تا20 ميليون ولت در نوسان است و بعضا تا 100000000 ولت هم افزايش پيدا مي كند بزرگي اين رقم را وقتي بهتر درك مي كنيم كه آن را با برق شهر(220 ولت) مقايسه كنيد.به عبارت ديگر ولتاژ آذرخش آنقدر زياد است كه مي تواند بر مقاومت بسيار زياد هوا در برابر عبور جريان برق، غلبه كرده و از آن بگذرد!

جريان آذرخش

اين جريان در حدود 10000آمپر شدت دارد. اما اين مقدار هميشگي نيست و گاه تا 200 هزار آمپر هم مي رسد(كنتور منزل شما حد اكثر 25 آمپر را از خود عبور مي دهد.)

قدرت آذرخش(صاعقه)

با توجه به مطالب بالا مي تواند مي توان نتيجه گرفت كه آذرخش(صاعقه) به طور معمول حدود 100 ميليارد وات(!) انرژي توليد مي كند و مي تواند اين مقدار را تا 16000 ميليارد وات (!) نيز بالا ببرد. نيرويي كه در هيچ كجاي ديگر يافت نمي شود.

سرعت آذرخش(صاعقه)

آذرخش با تمام نيروي عظيمش تنها در يك لحظه خود را از ابر هاي آسماني به زمين مي رساند. تخليه ي الكتريكي ابر ها معمولا در مدت زماني كمتر از جند صدم ثانيه تا چند هزارم ثانيه رخ مي دهند. آذرخش گاه مي تواند در يك ثانيه 20 بار مسير رفت و برگشت تهران –مشهد را طي كند.

دفعات تكرار آذرخش(صاعقه) در يك محدوده ي مشخص

در مناطق كويري و كوهستاني مرتفع ،احتمال برخورد پي در پي آذرخش بيش از ديگر مناطق است. مهچ نين برخي از نقاط كره ي زمين ، آذرخش خيز تر از جاهاي ديگر هستند؛ مناطق قطبي با ميانگين 3 بار آذرخش در ساعت،كمترين و رشته كوه آلپ با 1000 صاعقه در ساعت،بيشترين آمار بروز آذرخش را دارد.

آذرخش به غير از نور و صدا چه چيز هاي ديگري توليد مي كند؟

آذرخش علاوه بر پيامد هاي مشهودي چون نور و صدا ، بسياري توليدات ديگر نيز دارد كه برخي از آنها خطرناك و بعضي ديگر تنها پديده هايي جالب توجه و عجيب اند. از جمله توليدات آذرخش مي توان:حرارت ،نور ،صدا ، موج ،گاز برق زميني(ولتاژ گام) خلاء و ... را نام برد.

نوشته شده توسط شادی | لینک ثابت | موضوع: سایر مطالب مربوط به بخش های دیگر فیزیک |