منو
 صفحه های تصادفی
Integer
نوار مغناطيسي
وضعیت اجتماعی – سیاسی مرحله سوم ومیزان نفوذ و قدرت زمان حرفش و دربار در حکومت صفوی
اگزوسفر
تاریخچه نگارش قرآن
کتابهای روانشناسی اجتماعی
توقف یک شبانه روزه و هاتفی برای زینب
قتل میرزا سلیمان وزیر محمد خدابنده
غذای بهشتی
آفتاب و پوست
 کاربر Online
610 کاربر online
تاریخچه ی: الکترودینامیک

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:5
مباحث علمی مباحث ویژه
الکترودینامیک آنتن
پتانسیل لینارد-ویشرت رادار
میدان بار نقطه ای تئوری میدان
میادین تابشی الکترو استاتیک
بردارهای هرتز الکترو مغناطیس
امپدانس و امپدانس مغناطیس
وارونی زمان الکتریسیته
تک قطبی مغناطیسی نظریه دینامیکی میدان‌
قضیه پوئنتینگ نظریه ماکسول
محیطهای جاذب تابش امواج الکترومغناطیسی
الکترودینامیک کلاسیک چهار نیروی بنیادی فیزیک
الکترودینامیک کوانتومی برهمکنش‌ الکترومغناطیسی
نظریه وحدت دینامیک کوانتومی
برهمکنش قوی هسته‌ای برهمکنش ضعیف هسته‌ای
برهمکنش گرانشی شکست تقارن
ناوردایی پیمانه‌ای الکترومغناطیس میکروالکترونیک
جفت شدگی الکترومغناطیسی تانسور الکترومغناطیسی

نگاه اجمالی

الکترو مغناطیس یکی از شاخه‌های فیزیک است که مباحث مربوط به بارهای الکتریکی ساکن و متحرک ، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی را مورد بحث قرار می‌دهد. اما در این بحث بیشتر مفاهیم فیزیکی و توصیف کیفی این پدیده‌ها مورد توجه قرار می‌گیرد. و تا حد امکان از توصیف کمی این موارد که به ریاضیات عالی نیاز دارد، خودداری می‌شود. بنابرابن توصیف کمی پدیده‌های فوق در الکترودینامیک انجام می‌گیرد. می‌توان گفت که الکترو‌دینامیک نسبت به سایر علوم تقریبا یک علم تازه است که در کمتر از یکصد سال اخیر بوجود آمده است.

تاریخچه

هر چند کهربا و مغناطیس طبیعی برای یونانیان شناخته نشده بودند ، با وجود این الکترو‌دینامیک در مقام یک موضع کمی تنها در کمتر از یکصد سال رشد پیدا کرد. آزمایشات قابل ملاحظه کاوندیش در زمینه الکترو استاتیک از 1771 تا 1773 انجام شدند. تحقیقات ماندگار کولن در سال 1785 شروع به چاپ شدند. این کار شروع تحقیق کمی در الکترسیته و مغناطیس را در مقیاس جهانی مشخص کرد. پنجاه سال بعد از آن فارادی مشغول مطاله اثرات نظریه دینامیکی میدان‌های الکترومغناطیسی منتشر کرد. بیست و چهار سال بعد هرتز کشف خود را در مورد امواج الکترومغناطیسی عرضی که با سرعتی مشابه با سرعت نور انتشار می‌یابد به چاپ رسانید و با این کار نظریه ماکسول را در یک وضعیت کاملا آزمایشی قرار داد.

سیر تحولی و رشد

الکترودینامیک کلاسیک

الکترودینامیک با استفاده از مفاهیم بنیادین ریاضیات عالی یک توصیف کمی از مباحث الکترومغناطیسی کلاسیک ارائه می‌کند. الکترومغناطیس کلاسیک در محاسبه میدانهای الکتریکی و مغناطیسی حاصل از توزیعهای معین بار تبحر دارد و توصیف فیزیکی این کمیتها مورد بحث قرار می‌گیرد. اما در مواردی که مرزهای معین وجود داشته باشند. به عنوان مثال اگر بخواهیم میدان و پتانسیل حاصل از یک کره رسانا که نصف آن دارای پتانسیل و نصف دیگرش دارای پتانسیل V1 است ، در یک نقطه معین از فضا تعیین کنیم، باید از شگرد‌های خاص ریاضی که در V1 الکترو دینامیک کلاسیک کاربرد دارد، استفاده کنیم.

همانگونه که الکترومغناطیس به دو قسمت الکتریسیته و ‌مغناطیس تقسیم می‌شود که در قسمت الکترواستاتیک بارهای الکتریکی ساکن و چگالیهای بار مستقل از زمان فرض می‌شوند و در الکترومغناطیس بارهای الکتریکی متحرک بوده و چگالیهای بار می‌توانند تابعیت زمانی نیز داشته باشند. الکترودینامیک کلاسیک نیز به دو بخش تقسیم می‌گردد. مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک کلاسیک به عنوان پیشروان درک کنونی ما از پدیده‌ها مفید واقع شوند و هنوز هم نقشهای مهمی را در زندگی علمی و در مرز مربوط به تحقیقات علمی ایفا می‌کنند.

الکترودینامیک کوانتومی

الکترودینامیک کوانتومی ، نتیجه‌ای است از تقارن شکسته شده ، خودی به خودی در یک نظریه که در آن برهمکنشهای ضعیف و الکترومغناطیسی در ابتدا وحدت یافته‌اند و این که حاملهای نیروی مربوط به هر دو بدون جرم هستند . شکست تقارن ، و حامل نیروی الکترومغناطیسی (فوتون) را بدون جرم باقی می‌گذارد همراه 80 الی 90 Gv/c2 را با یک برهمکنش ضعیف هسته‌ای در انرژیهای پایین با برد بسیار کوتاه (2x10 -18 ) بدست می‌آورند.

الکترودینامیک کلاسیک برای انتقالات کوچک انرژی و اندازه حرکت و تعداد میانگین بزرگ فوتونهای مجازی یا حقیقی حد الکترودینامیک کوانتومی است. علی رغم حضور تعداد نسبتا زیادی از کمیتهای که بایستی از آزمایش بدست آیند، مدل استاندارد وحدت یافته (همراه با نسبیت عام در مقیاسهای بزرگ) توضیعی با دقت بالا از طبیعت را در تمام جنبه‌هایش ارائه می‌دهد. از درون هسته ، تا میکروالکترونیک و میزها و صندلیها و دورترین کهکشانها. بخاطر مبدأها در یک نظریه وحدت یافته ، برد و قدرت برهمکنشهای ضعیف به جفت شدگی الکترومغناطیسی مربوط شدند.

بطور خلاصه می‌توان گفت که در الکترودینامیک کوانتومی با استفاده از مفاهیم آنالیز تانسوری یک میدان برداری (که به تانسور الکترومغناطیسی معروف است ) معرفی می‌شوند ، سپس با تعریف چگالیهای لاگرانژی و هامیلتونی خاص سیستمها مورد بحث قرار می‌گیرند.

سختی الکترودینامیک

همانطوری که اشاره شد، الکترودینامیک جهت توصیف کمی پدیده‌های الکترو مغناطیسی از ریاضیات عالی و روشهای پیچیده ریاضی بهره می‌گیرد. بنابراین افرادی که تمایلی به استفاده از این پیچیدگیها ندارند و آن را دشوار می‌دانند، به الکترو‌دینامیک به دید یک شاخه‌ای از فیزیک که درک آن بسیار سخت است، نگاه می‌کنند. اما امروزه با پیشرفت علوم کامپیوتری و گسترش روشهای عددی ، بسیاری از مسائل الکترودینامیک را می‌توان با استفاده از حلهای عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.




در دماهای پایین پدیده حیرت آوری دیده می‌شود، با شروع از دمای بحرانی معینی مقاومت الکتریکی بسیاری از فلزات ناگهان به صفر افت می‌کند، این پدیده ابر رسانایی نامیده می‌شود.




دمای بحرانی

آن چنان دمایی است که از آن دما به پایین فلزات مقاومتی از خود نشان نمی‌دهند و از نظر الکتریکی تغییر حالت اساسی می‌یابند.

مشخصات پدیده ابر رسانایی

دمای بحرانی که در آن ابر رسانایی مشاهده می‌شود، برای فلزات مختلف متفاوت است. ولی برای همه آنها نزدیک صفر مطلق است، مثلاً این دما برای سرب 7.3 درجه کلوین ، یعنی تقریباً 266 - درجه سانتیگراد و برای جیوه 4.12 درجه کلوین ، معادل 269 - درجه سانتیگراد است.



تصویر




توجیه مقاومت صفر فلزات با جریان الکتریکی

برای اینکه جریان در فلزات معمولی یعنی با وجود مقاومت برقرار شود، الکترونها باید بطور دائم تحت تأثیر نیروی الکتریکی یا خارجی معینی قرار می‌گیرند. تا به رغم نیروی محرکه الکتریکی القایی (نیروی محرکه الکتروموتوری emf) ایجاد می‌شود. پس شرط لازم برای برقراری جریان الکتریکی در مداری از رساناهایی که مقاومت دارند وجود نیروی محرکه الکتریکی در مدار است. به محضی که اثر نیروی محرکه الکتریکی قطع شود، جریان داخل مدار الکتریکی نیز تقریباً همزمان با آن متوقف می‌شود.

توجیه مقاومت صفر فلزات با القای الکترومغناطیسی

فرض کنید که حلقه سیمی در میدان مغناطیسی قرار دارد. وقتی که میدان مغناطیسی را قطع کنیم، مثلا با دور کردن سریع مغناطیس جریانی در حلقه القا می شود. ولی این جریان فقط برای زمان کوتاهی وجود دارد. زیرا emf القا شده فقط در لحظه‌ای که میدان مغناطیسی را قطع می‌کنیم اثر می‌کند و با ناپدید شدن در رسانای دارای مقاومت ، جریان متوقف می‌شود.

سیستم ابر رسانا

اگر آزمایشات اخیر را با مواد ابر رسانا که مقاومتش صفر است انجام دهیم، درآن نیروهایی که مانع حرکت الکترونها باشند، وجود ندارند. بنابراین برای نگهداری جریان در آن به میدان الکتریکی احتیاجی نیست و از اینرو به ادامه برقراری اختلاف پتاسیل الکتریکی بین دو انتهای هر قطعه از ابر رسانا نیز نیاز نیست. بنابراین چشمه emf غیر ضروری است. جریانی که در ابر رسانا القا شود، می‌تواند پس از اثر برای مدت زمان نامحدودی وجود داشته باشد، این پدیده در عمل نیز مشاهده شده است.



تصویر




مشاهده عملی پدیده ابر رسانایی

برای مشاهده عملی پدیده ابر رسانایی آزمایشات اخیر مبنی بر تولید جریان الکتریکی القایی تکرار شد. ولی این بار حلقه‌ای از سیم سربی ساختند و آن را تا حالت ابر رسانایی سرد کردند. آنگاه میدان مغناطیسی را حذف کرده و مدت زمان کوتاهی نیروی محرکه الکتریکی القا کردند. ولی پس از ناپدید شدن نیروی محرکه الکتریکی ، جریان الکتریکی القائی متوقف نشد و برای مدت طولانی وجود داشت.

در یکی از این آزمایشات کامرلینگ اونس (H. Kamerlingh Onnes) فیزیکدان هلندی مشاهده کرد که جریان القایی پس از قطع میدان مغناطیسی به مدت چهار روز وجود داشته است. طبیعی است که در تمام این مدت دمای حلقه سربی در حدود 7 درجه کلوین حفظ می‌شد. یعنی حلقه در حالت ابر رسانایی مانده بود، کولینس (T. Collins) از سال 1956 تا 1959 جریان ثابتی در حلقه ابر رسانا به مدت دو سال و نیم ملاحظه کرد.

مشابهت مکانیکی پدیده ابررسانایی

برای این پدیده جالب نیز مشابهت مکانیکی با شارش مایع در لوله‌های معتبر باقی ماند. شارش یک مایع معمولی با کشش ناشی از چسبناکی (اصطکاک داخلی) مایع همراه است. برای اینکه شارش مایع تداوم یابد باید بین دو انتهای هر قطعه‌ای از جریان افت فشار لازم برقرار شود و از اینرو دستگاه باید شامل یک چشمه نیروی محرکه آب (پمپ) باشد. نیروهایی که از این افت پتاسیل ناشی می‌شوند به رغم مخالفت نیروی اصطکاک ، شارش را حفظ می‌کنند. با وجود این اگر از مایعی استفاده کنیم که چسبناکی آن در عمل صفر باشد، دیگر برای شارش این مایع به افت فشار و در نتیجه نیروی محرکه آب نیاز نیست. اگر این مایع ناچسبناک را در لوله دایروی با تکان سریع به حرکت اندازیم، مایع با وجودی که فشار در تمام نقاط لوله یکسان است، مدت نامحدودی در لوله شارش خواهد داشت.

این امر به سهولت قابل توضیح است، زیرا اگر اصطکاکی نباشد جهت تداوم حرکت یکنواخت به هیچ نیروی خارجی احتیاج نخواهد بود. پس شارش مایع ناچسبناک مشابه جریان الکتریکی در ابر رساناها است، در عمل چنین مایعی را بدست آورده‌اند. کاپیتزا (P. L. Kapittza) مشاهده کرد که هلیوم مایع که تا زیر 2.12 درجه کلوین یعنی 271 - درجه سانتیگراد سرد شده باشد، دارای چسبناکی بسیار ناچیزی است. در قیاس با فلزات ابر رسانا به هلیوم در این حالت هلیوم ابر شاره گفته می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان



تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 13 آذر 1384 [12:29 ]   6   مجید آقاپور      جاری 
 یکشنبه 13 آذر 1384 [12:25 ]   5   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [09:37 ]   4   حسین خادم      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [10:47 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 10 آبان 1383 [15:34 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 دوشنبه 27 مهر 1383 [15:42 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..