جزوهای که پیش رو دارید، خلاصهای از درس الکترومغناطیس است که به منظور جمعبندی مطالب و نظمبخشیدن به آموخته های شما عزیزان تهیه شده است. با توجه به اثر جادویی ! خلاصه نویسی، توصیه میکنم زمانمناسبی را برای مرور این جزوه اختصاص دهید. این جزوه در 57 صفحه به صورت pdf می باشد ...
کتاب الکترومغناطیس 2
تالیف سعید محمدی
منبع رشته فیزیک دانشگاه پیام نور
شامل 363 صفحه کتاب با فرمت pdf
تاریخچه پیدایش الکترومغناطیس :
مبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در 600 سال قبل از میلاد بر می‌گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده‌های کاغذ را می‌رباید. از طرف دیگر مبدأ علم مغناطیس به مشاهده این واقعیت برمی‌گردد که بعضی از سنگها (یعنی سنگهای ماگنتیت( بطور طبیعی آهن را جذب می‌کند. این دو علم تا سال 1199 - 1820 به موازات هم تکامل می‌یافتند.
در سال 1199-1820 هانس کریستان اورستد (1777 - 1851) مشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می‌تواند عقربه قطب نمای مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهشگران که مهمترین آنان مایکل فاراده بود تکامل بیشتری یافت.
امواج الکترومغناطیسی
دید کلی
در مکانیک کلاسیک و ترمودینامیک تلاش ما بر این است که کوتاهترین وجمع و جورترین معادلات یا قوانین را که یک موضع را تا حد امکان به طور کامل تعریف می‌کنند معرفی کنیم. در مکانیک به قوانین حرکت نیوتن و قوانین وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نیوتن، و در ترمودینامیک به سه قانون اساسی ترمودینامیک رسیدیم. در مورد الکترومغناطیس ، معادلات ماکسول به عنوان مبنا تعریف می‌شود. به عبارت دیگر می‌توان گفت که معادلات ماکسول توصیف کاملی از الکترومغناطیس به دست می‌دهد و علاوه برآن اپتیک را به صورت جزء مکمل الکترومغناطیس پایه گذاری می‌کند. به ویژه این معادلات به ما امکان خواهد داد تا ثابت کنیم که سرعت نور در فضای آزاد طبق رابطه (C=1/√μ0 ε0) به کمیتهای صرفا الکتریکی و مغناطیسی مربوط می‌شود.
یکی از نتایج بسیار مهم معادلات ماکسول ، مفهوم طیف الکترومغناطیسی است که حاصل کشف تجربی موج رادیویی است. قسمت عمده فیزیک امواج الکترومغناطیسی را از چشمه‌های ماورای زمین دریافت می‌کنیم و در واقع همه آگاهیهای که درباره جهان داریم از این طریق به ما می‌رسد. بدیهی است که فیزیک امواج الکترو مغناطیسی خارج از زمین در گسترده نور مرئی از آغاز خلقت بشر مشاهده شده‌اند.
تعریف فیزیک امواج الکترومغناطیسی
فیزیک امواج الکترو مغناطیسی یک رده از فیزیک امواج است که دارای مشخصات زیر است.
• امواج الکترو مغناطیسی دارای ماهیت و سرعت یکسان هستند و فقط از لحاظ فرکانس ، یا طول موج با هم تفاوت دارند
• در طیف فیزیک امواج الکترو مغناطیس هیچ شکافی وجود ندارد. یعنی هر فرکانس دلخواه را می‌توانیم تولید کنیم.
• برای مقیاس‌های بسامد یا طول موج ، هیچ حد بالا یا پائین تعیین شده ای وجود ندارد.
• از جمله منابع زمینی فیزیک امواج الکترومغناطیسی می‌توان به فیزیک امواج دستگاه رله تلفن ، چراغ‌های روشنایی و نظایر آن اشاره کرد.
• این فیزیک امواج برای انتشار خود نیاز به محیط مادی ندارند.
• قسمت عمده این فیزیک امواج دارای منبع فرازمینی هستند.
• فیزیک امواج الکترومغناطیسی جزو امواج عرضی هستند.
گستره فیزیک امواج الکترومغناطیسی
فیزیک امواج الکترومغناطیسی از طولانی‌ترین موج رادیویی ، با طول موج‌های معادل چندین کیلومتر ، شروع شده پس از گذر از موج رادیویی متوسط و کوتاه تا نواحی کهموج ، فروسرخ و مرئی امتداد می‌یابد. بعد از ناحیه مرئی فرابنفش قرار دارد که خود منتهی به نواحی اشعه ایکس ، اشعه گاما و پرتوی کیهانی می‌شود. نموداری از این طیف که در آن نواحی قراردادی طیفی نشان داده می‌شوند در شکل آمده است که این تقسیم بندی‌ها جز برای ناحیه دقیقا تعریف شده مرئی لزوما اختیاری‌اند.
یکاهای معروف فیزیک امواج الکترومغناطیسی
• طول موج λ به تناسب مورد ، برحسب متر و همچنین میکرون یا میکرومتر μm ، واحد آنگستروم A و واحد ایکس XU نشان داده می‌شود.
• با به کار بردن متر به عنوان واحد طول ، طول موج‌های نوری بایستی بنا به تناسب برحسب ، nm سنجیده شوند، ولی هنوز آنگستروم یک واحد رسمی بوده و به عنوان متداول ترین واحد در طیف نمایی به کار برده می شود.
• واحد XU ابتدا به شکل مستقل طوری تعریف شده بود که رابطه آن با آنگستروم به صورت 1A=XU 1002.060 بود. این واحد اکنون دقیقا معادل 10-10 یا m 10-13 تعریف شده است.
• علی رغم طبقه بندی عمومی تابش با طول موج ، کمیت مهم از نظر ساختار اتمی و مولکولی فرکانس <ν=c/λvacvac=c/v جایگزین شود. مولفین مختلف واحدهای مختلفی را برای عدد موجی مانند ΄ν ، K و δ به کار می‌برند که همگی یکسان‌اند، در این بحث علامت δ انتخاب شده است، زیرا امکان اشتباه آن با خود ν و یا سایر ثابت ها کم است.
• واحد عدد موجی یک بر سانتیمتر است که گاهی کایزر (K) نامیده می‌شود. واحد کوچکتر آن میلی کایزر است که ( mk ) واحد مناسبی برای ساختار فوق ریز و کارهای مربوط به عرض خطی است. هر چند که متخصصین طیف نمایی فرکانس رادیویی برای این قبیل کمیتها واحد فرکانس یعنی MHz را به کار می‌برند(MHz 29.979=mk 1 ).
• انرژی موج را بر حسب واحد الکترون ولت ( ev ) بیان می‌کنند که انرژی‌های فوتونی خیلی بالا ( مربوط به طول موج‌های خیلی کوتاه ) یک الکترون ولت معادل 1.6x10-19J است.
فهرست مطالب
تاریخچه پیدایش الکترومغناطیس 4
تعریف فیزیک امواج الکترومغناطیس 5
گستره فیزیک امواج الکترومغناطیس 7
یکاهای معروف فیزیک امواج الکترومغناطیس 8
طیف نمایی و فیزیک امواج الکترومغناطیس 10
کاربردهای فیزیک امواج الکترومغناطیسی 11
اختراع و تاریخچه رادیو 14
ماهیت امواج رادیویی 18
امواج فروسرخ 23
امواج فرابنفش 28
گستره اشعه فرابنفش 28
منابع اشعه فرابنفش 29
اندازه گیری اشعه فرابنفش 30
خواص فیزیکی و شیمیایی اشعه فرابنفش 31
تابش فرابنفش 33
کاربردهای تابش فرابنفش 33
امواج امیکس 44
امواج گاما 45
فروپاشی گاما 46
امواج رادار 50
کابرد امواج رادار 54
شامل 58 صفحه word
جزوه و نمونه سوال فیزیک الکترومغناطیس در 60 عکس و دو فایل pdf می باشد
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:42
فهرست مطالب
مقدمه
قانون جاذبه نیوتون
قانون اول نیوتون درباره حرکت
اهمیت قانون اول
قانون دوم نیوتون درباره حرکت
نیرو و شتاب
جرم و شتاب
قانون دوم نیوتون
قانون دوم نیوتون درباره حرکت
کاربرد قوانین نیوتون
نورد الکترومغناطیسی
طیف الکترومغناطیسی
نخستین موتور الکتریکی فارادی
مسئله ساختار هسته اتمی
اتم بور
انرژی کلاسیکی اتم
قانون اهم، مقاومت
ضریب دمایی مقاومت
تکامل فیزیک
منابع
مقدمه ....
کمیتهای فیزیکی ... سنگ بنای علم فیزیک کمیتهای فیزیکی است که ما برای بیان قوانین فیزیک از آنها استفاده می کنیم از جمله می‌توان از طول، جرم، زمان، نیرو، سرعت و چگالی، مقاومت و شدت میدان مغناطیسی نام برد. بسیاری از این واژه‌ها مانند طول و نیرو در گفتگوهای روزمره نیز بکار می‌روند. مثلاً ممکن است گفتهشود: « من اینکار را هر قدر هم طول بکشد، بخاطر شما با تمام نیرو انجام می‌دهم». ولی در فیزیک باید واژه‌های به کمیتهای فیزیکی، مانند نیرو و طول را با وضوح و دقت تعریف کنیم و آنها را با مفاهیم روزمره اشتباه نگیریم. در مثال بالا معانی واژه‌های طول و نیرو هیچ ربطی به تعریف دقیق و علمی این کمیت ندارد. یک کمیت فیزیکی (مانندجرم) را موقعی تعریف شده می‌دانیم که روشها یا دستورالعملهایی برای اندازه‌گیری آن بیان کرده و یکایی (مانند کیلوگرم) به آن نسبت داده باشیم. یعنی، در واقع یک استاندار برای آن تعریف بکنیم. نکته مهم تعریف این کمیت با یک روش مفید و عملی و پذیرفته شدن آن درسطح بین‌المللی است. تعداد کمیتهای فیزیکی آنقدر زیاد است که مرتب کردن آنها خود مسئله اصلی و مشکل است. این کمیتها از هم مستقل نیستند. بعنوان مثال سرعت برابر نسبت طول به زمان است
کاری که باید بکنیم اینست که ا زمیان تمام کمیتهای فیزیکی ممکن چند کمیت مشخص را انتخاب کنیم. و آنها را کمیتهای اصلی نبامیم. بقیه کمیتها را از این کمیتهای اصلی بدست می‌آوریم. آنگاه برای هر یک از این کمیهای اصلی استانداردی در نظر می‌گیریم. بعنوان مثال، اگر طول را کمیت اصلی انتخاب کنیم، متر را بعنوان استاندارد آن در نظر می‌گیریم و آن را با عملیات دقیق آزمایشگاهی تعریف می کنیم.
1- قانون جاذبه نیوتون
نیرویی که خط عمل آن را یک نقطه منفرد یا مرکز عبور کند نیروی مرکزی گویند. اگر مقدار نیرو فقط بستگی به فاصله از مرکز داشته باشد و تابع جهت نباشد، نیرو را همگن می‌نامند. نیروهای مرکزی از مبانی مهم فیزیک هستند، زیرا نیروهایی از قبیل نیروهای جاذبه‌ای، نیروهای الکترواستاتیکی و غیره در این گروه قرار دارند. نیروهای عکس‌العملی نیز ذرات بنیادی طبیعت، اساساً ازنوع نیروهای مرکزی هستند. در حالتی ه دو ذره وجود داشته باشد، هر ذره بصورت یک مرکز نیرو برای ذره دیگر عمل خواهد کرد.
جاذبه ....
نیوتون در سال 1666 قانون جاذبه عمومی را بیان کرد. اغراق آمیز نیست اگر بیان این قانون را شروع اخترشناسی جدید بدانیم زیرا قانون جاذبه در مورد حرکت سیارات منظومه شمسی، ماهواره‌های آنها ستارگان مضاعف و دوتایی و حتی سیستم‌‌های ستاره‌ای صادق است این قانون را می‌توان چنین بیان کرد.
«هر ذره در جهان، هر ذره دیگر را با نیرویی جذب می‌کند که با حاصلضرب جرم آن دو ذره نسبت مستقیم با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. این نیرو در امتداد خط راست واصل بین دو ذره است.»
این قانون را از لحاظ برداری می‌توان چنین نوشت :
FijS نیروی وارد شده توسط ذره j به جرم mj بر ذره، به جرم mi است همانطور که در شکل نشان داده شدهاست بردار rij بر روی قطعه خط واصل بین دو ذره و در جهت حرکت از I به j است. قانون عکس العمل ایجاب می‌کند که Fij= Fji باشد، ثابت تناسب G را ثابت جهانی جاذبه می‌نامند. مقدار این ثابت را با انجام آزمایشهای دقیق در آزمایشگاه و اندازه‌گیری نیروی بین دو جسم با جرمهای مشخص بدست آورده‌اند.[1] مقدار بین‌المللی پذیرفته شده این ثابت در سیستم SI عبارت است از :
G= (6.672± 0.004)× 1011 Nm2kg-2
در حال حاضر تمام دانش ما درباره جرمهای اجسام نجومی (از جمله زمین) بر مبنای مقدار این ثابت بنیادی است:[2]
قانون اول نیوتون درباره حرکت...
سوال؟ ... آیا نخستین باری که قرص یخ خشک یا وسیله تقریب بی‌اصطکاک دیگری می‌دیدید تعجب نکردید؟
آیا بیاد دارید که با کوچکترین تلنگری که به آن می زدید چه طور صاف و یکنواخت سر می خورد؟ چطور بود که هیچ علامتی از کند شدن یا تند شدن نشان نمی داد؟ تجربه روزمره بما می‌گوید که برای آنکه حرکت یک جسم ادامه پیدا کند، پیوسته نیرو لازم است. اما قرص یخ خشک از برآوردن انتظارات ارسطویی سرباز می‌زند، و برخورد با این امر برای نخستین بار همیشه تعجب آور است. با این همه، قرص یخ خشک کاملاً طبیعی عمل می‌کند. اگر نیروهای اصطکاک وجود نمی‌داشتند، یک ضربه آرام موجب می‌شد که میزها و صندلی‌ها نیز همچون قرص یخ خشک از جای خود حرکت کنند وبرکف اتاق سر بخورند. قانون اول نیوتن مستقیماً با اندیشه ارسطویی درباره «طبیعی» بودن به ستیز برمی‌خیزد این قانون اعلام می‌کند که حالت سکون و حالت بی شتاب حرکت یکنواخت در یک خط مستقیم هر دو بطور برابر طبیعی هستند. فقط وجود بعضی از نیروها مثلاً اصطکاک جسم را از حرکت دائمی باز می‌دارد. قانون اول نیوتن درباره حرکت را می‌توان با اصطلاحهای امروزی بصورت زیربیان کرد: هر جسم به حالت سکون یا در حال حرکت مستقیم الخط یکنواخت باقی می‌ماند مگر آنکه نیروی بی‌توازنی بر آن وارد آید. به عکس اگر جسمی در حالت سکون یا درحال حرکت مستقیم الخط یکنواخت باشد نیروی بی‌توازنی موثر بر آن برابر صفر است. برای آن که حرکت یک جسم را بفهمیم، باید تمام نیروهای موثر برآن را به حساب آوریم. اگر همه نیروها از جمله اصطکاک در حال موازنه باشند جسم با سرعت ثابت V حرکت خواهد کرد. گرچه نیوتون نخستین کسی بود که این