بارهای القایی و حفاظت الکترواستاتیک در هادیها

اردیبهشت ۲۰, ۱۳۹۵ ۱۰:۰۰ قبل از ظهر
ویدئو های بیشتر
175
بازدیدها

بارهای القایی

اگر بار q را در مجاورت یک هادی بدون بار قرار دهیم، یکدیگر را جذب خواهند کرد. علت این پدیده این است که بار q بارهای منفی درون هادی را به سمت خود جذب و بارهای مثبت را به سمت دورتر دفع میکند. یک راه دیگر برای تصور این پدیده این است که بارهای درون هادی به نحوی توزیع می شوند که میدان ناشی از بار q را درون هادی خنثی کنند و میدان الکتریکی در داخل هادی صفر شود. بدین ترتیب بارهای القایی روی سطح هادی تشکیل می شوند. از آنجا که بار منفی القا شده به بار q نزدیکتر است نیروی جاذبه شکل می گیرد.

حال اگر حفره ای درون هادی باشد و داخل حفره نیز باری وجود داشته باشد، میدان الکتریکی داخل حفره برابر صفر نخواهد بود. ولی به طرز جالبی حفره و محتویات درون آن از لحاظ الکترواستاتیکی از جهان بیرون ایزوله هستند (توسط هادی). هیچ میدان الکتریکی خارجی به داخل هادی نفوذ نمیکند و در واقع توسط میدان الکتریکی ناشی از بارهای القایی رو مرز بیرونی هادی خنثی می شوند. از سوی دیگر میدان الکتریکی ناشی از بار درون حفره توسط بارهای القایی روی مرز داخلی حفره در تمام نقاط بیرون حفره خنثی می شوند. البته باید توجه داشت که باری معادل بار q روی مرز بیرونی القا می شود و بنابراین بار q از این طریق با جهان بیرون در ارتباط است.

از این پدیده در حفاظت الکترواستاتیک استفاده می شود زیرا هادیها اجازه نفوذ میدان الکتریکی به داخل خود را نمی دهند. برای مثال اگر شما درون یک خودروی فلزی باشید میدان الکتریکی ناشی از رعد و برق به شما آسیبی نمی رساند البته اگر خودروی شما در اثر رعد و برق آتش نگیرد!

توضیح مختصر فیلم

در این فیلم آموزشی در مورد بارهای القایی در هادی کامل و حفاظت الکترواستاتیک توضیح داده می شود.

[۱] D. J. Griffiths, introduction to electrodynamics

[۲] Cheng, David Keun. Field and wave electromagnetics. Vol. 2. New York: Addison-wesley, 1989.

دانلود جزوه

دانلود ویدئو

(۱۷۵)

امین خواصی
درباره نویسنده
- عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف

یک دیدگاه