.disable_highlight { -webkit-touch-callout: none; -webkit-user-select: none; -moz-user-select: none; -ms-user-select: none; -o-user-select: none; user-select: none; }
خانه / فیزیک سوم دبیرستان / چگالی سطحی بار الکتریکی

چگالی سطحی بار الکتریکی

با توجه به اینکه بار الکتریکی اضافی روی سطح خارجی رسانا توزیع می شود. چگالی سطحی بار الکتریکی را به صورت زیر تعریف می کنیم:

چگالی سطحی بار برابر با بار الکتریکی جسم رسانا بخش بر مساحت سطح آن جسم است.

چگالی سطحی بار را با نماد (\sigma) نمایش می دهند. اگر (A) را مساحت سطحی که بار روی آن توزیع  شده و (q) را بار الکتریکی جسم در نظر بگیریم. بر اساس تعریف چگالی سطحی خواهیم داشت:

\sigma=\frac{q}{A}

در این رابطه، بار الکتریکی برحسب کولن (C) ، مساحت برحسب مترمربع (m^2) و در نتیجه چگالی سطحی بار بر حسب کولن بر متر مربع (C/m^2) است.

نکته اول: چگالی سطحی بار الکتریکی یک رسانای کروی در همه ی نقاط سطح خارجی آن یکسان است، اگر میدان الکتریکی خارجی نداشته باشیم.

این مطلب را هم از دست ندهید:  مسئله خازن های متوالی

نکته دوم: در اجسامی که سطح خارجی  آنها شکل تقارنی کروی ندارند چگالی سطحی بار در همه جای سطح خارجی یکسان نیست.

نکته سوم: چگالی سطحی بار در نقاط نوک تیز سطح جسم رسانا از نقاط دیگر آن بیشتر است.

با هم یک مسأله را مرور می کنیم:

مسأله: در شکل زیر یک مخروط فلزی با پایه عایق و بار الکتریکی مثبت در تعادل الکتروستاتیکی است. اگر V پتانسیل الکتریکی و \sigma چگالی سطحی بار در نقاط A و B باشد؟ کدام گزینه درست است؟

چگالی سطحی
چگالی سطحی
  1. V_A>V_B و \sigma_A>\sigma_B
  2. V_A=V_B و \sigma_A>\sigma_B
  3. V_A<V_B و \sigma_A<\sigma_B
  4. V_A=V_B و \sigma_A=\sigma_B

 جواب: با توجه به نکته سوم، چگالی سطوح نوک تیز بیشتر است و همچنین در تمام نقاط جسم رسانا که در تعادل الکتروستاتیکی است، پتانسیل الکتریکی یکسان است. پس جواب صحیح گزینه ۲ است.

این مطلب را هم از دست ندهید:  خازن با دی الکتریک

نویسنه: مدیر کلبه درس

منبع: کلبه درس

مطلب پیشنهادی

SeriesCapacitors

خازن های متوالی

گفتیم که بستن خازن‌ها به دو صورت زیر انجام می‌شود: بستن خازن‌ها به صورت موازی …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.