فصل اول فیزیک یازدهم
الکتریسیته ساکن فیزیک یازدهم
الکتریسیته ساکن چیست؟
الکتریسیته ساکن به معنی تجمع بارهای الکتریکی روی سطح یا داخل یک جسم است که این بار ها در حالت سکون (ثابت) قرار دارند و جریان الکتریکی ایجاد نمی کنند.
در این حالت، بار های الکتریکی در یک محل یا روی سطح ماده جمع می شوند و تمایل دارند به سمت جسمی با بار مخالف جذب یا از جسم با بار مشابه دفع شوند، اما حرکت منظم و پیوسته مانند جریان برق ندارند.
مثال: وقتی که بادکنک را روی موی سر خود می مالیم، بادکنک باردار می شود و می تواند کاغذ های سبک را جذب کند. این اتفاق نتیجه الکتریسیته ساکن است، چون بار های الکتریکی روی سطح بادکنک جمع شده اند و ثابت هستند.
بار الکتریکی چیست؟
بار الکتریکی یکی از خواص بنیادی ماده است.
یعنی هر ذره ای که ماده را تشکیل می دهد، می تواند دارای بار الکتریکی باشد. این بار باعث می شود که اجسام تحت تاثیر نیروهای الکتریکی قرار بگیرند و نسبت به هم جذب یا دفع شوند.
- بار الکتریکی به دو نوع مثبت و منفی تقسیم می شود:
- بار مثبت: که توسط ذراتی به نام پروتون حمل می شود.
- بار منفی: که توسط ذراتی به نام الکترون حمل می شود.
دو جسم که بار های هم نام دارند (مثلاً هر دو بار منفی یا هر دو بار مثبت) یکدیگر را دفع می کنند، یعنی از هم دور می شوند. اما اگر بار ها ناهم نام باشند (یکی مثبت و دیگری منفی)، یکدیگر را جذب می کنند.
مقدار بار الکتریکی هر الکترون یا پروتون ثابت است و برابر با کولن است (کوچک ترین مقدار بار موجود در طبیعت).
چگونه اجسام باردار می شوند؟
بار الکتریکی روی اجسام می تواند به چند روش ایجاد شود:
باردار شدن با مالش:
وقتی دو جسم مختلف را به هم می مالیم، ممکن است الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل شوند. جسمی که الکترون از دست می دهد بار مثبت و جسمی که الکترون دریافت می کند بار منفی پیدا می کند.
مثال: وقتی بادکنک را به مو های خود می مالید، بادکنک الکترون جذب می کند و بار منفی می گیرد، پس میتواند قطعات کوچک کاغذ را جذب کند.
باردار شدن با تماس:
اگر یک جسم باردار را به جسمی که بار ندارد (خنثی) تماس دهید، مقداری از بار به جسم خنثی منتقل میشود. مثلاً اگر میله باردار را به جسم فلزی خنثی بزنید، بار منتقل شده و جسم دوم نیز باردار می شود.
باردار شدن با القا (بدون تماس):
در این روش، جسم باردار به جسم خنثی نزدیک می شود بدون اینکه تماس داشته باشند. بار های داخل جسم خنثی جا بجا می شوند؛ بار های هم نام از طرف جسم باردار دور می شوند و بار های نا همنام به سمت آن جذب می شوند. اگر جسم خنثی به زمین متصل شود (مثلاً با سیم به زمین وصل باشد)، بارهای اضافی از جسم خارج یا وارد زمین می شوند و جسم خنثی به صورت دائم باردار می ماند.
واحد اندازهگیری بار الکتریکی
واحد اندازهگیری بار الکتریکی «کولن» (C) است.
یک کولن بار بسیار بزرگی است که معادل بار حدود 
الکترون است.
بار یک الکترون برابر 
کولن است که مقدار بسیار کوچکی است.
قانون پایستگی بار الکتریکی
یکی از مهم ترین قوانین فیزیک میگوید که بار الکتریکی نه خلق می شود و نه نابود، بلکه فقط از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود.
این قانون به ما میگوید مجموع کل بار الکتریکی در یک سیستم بسته ثابت باقی می ماند.
قانون کولن – نیروی الکتریکی بین دو بار
همان طور که می دانید، بین دو جسم باردار، نیرویی به نام نیروی الکتریکی بهوجود می آید. این نیرو میتواند جاذبه (اگر بارها ناهمنام باشند) یا دافعه (اگر بارها همنام باشند) باشد.
نیرو بین دو بار الکتریکی به چه چیزهایی بستگی دارد؟
شارل آگوستین کولن، دانشمند فرانسوی، با آزمایش هایی ساده و دقیق توانست عواملی را که بر اندازه این نیرو اثر می گذارند، مشخص کند. نتیجهٔ آزمایش های او، قانون مشهوری به نام قانون کولن است.
تعریف قانون کولن فیزیک یازدهم
قانون کولن میگوید:
مقدار نیروی الکتریکی بین دو بار نقطه ای با حاصل ضرب اندازه آن دو بار تناسب مستقیم دارد و با مربع فاصله بین آن ها تناسب معکوس دارد.
بین دو بار الکتریکی q1و q2که در فاصله r از هم قرار دارند، نیرویی به نام نیروی کولن وجود دارد. این نیرو:
اگر بار ها هم نام باشند، آنها را از هم دور میکند (نیروی دافعه)
اگر بار ها ناهم نام باشند، آنها را به هم جذب می کند (نیروی جاذبه)
فرمول قانون کولن:
که در آن:
F نیروی الکتریکی به نیوتن
Q1 و q2 بار های الکتریکی به کولن
r فاصله بین دو بار به متر
k ثابت کولن و برابر با : 
نکات مهم قانون کولن
جهت نیرو:
اگر بارها همنام باشند (مثلاً هر دو مثبت یا هر دو منفی)، نیرو دافعه است و دو بار یکدیگر را دور می کنند.
اگر بارها ناهم نام باشند (مثلاً یکی مثبت و دیگری منفی)، نیرو جاذبه است و دو بار به سمت یکدیگر کشیده می شوند.
اندازه نیرو: مقدار آن همیشه برابر است، اما جهت آن ها مخالف هم است. این موضوع همان قانون سوم نیوتن است:
مثال محاسبه نیروی الکتریکی
الکتروسکوپ چیست؟ فیزیک یازدهم
الکتروسکوپ وسیلهای برای تشخیص وجود بار الکتریکی روی اجسام است.
وقتی یک جسم باردار به بالای الکتروسکوپ نزدیک می شود، بار روی ورقه های فلزی داخل آن باعث دافعه شده و ورقه ها از هم دور می شوند.
هرچه ورقه ها بیشتر باز شوند، بار الکتریکی بیشتر است.
کاربرد های الکتریسیته ساکن در زندگی روزمره
تصفیه هوا: ذرات گرد و غبار با بار الکتریکی جذب فیلتر ها می شوند و هوا تمیز می شود.
چاپگرهای لیزری و فتوکپی: تونر با بار الکتریکی روی کاغذ جذب می شود.
سم پاشی کشاورزی: ذرات سم به وسیله بار الکتریکی به برگ ها می چسبند و مصرف سم کاهش می یابد.
صفحه های لمسی گوشی ها: حسگر های لمسی از تغییر بار الکتریکی در اثر تماس انگشت استفاده می کنند.
تفاوت جریان الکتریکی و الکتریسیته ساکن چیست؟
الکتریسیته ساکن: بار های الکتریکی روی سطح یا در جسم جمع می شوند و ثابت هستند؛ جریان الکتریکی ندارند. بار ها جابجا نمی شوند و فقط در یک نقطه تجمع دارند.
جریان الکتریکی: حرکت مرتب و پیوسته بار های الکتریکی (معمولاً الکترون ها) در یک مسیر بسته مانند سیم است. این حرکت باعث تولید انرژی الکتریکی و روشن شدن وسایل می شود.
الکتریسیته ساکن چگونه ایجاد می شود؟
با مالش، تماس یا القای بار بین اجسام، انتقال یا جابجایی الکترون ها رخ می دهد و بار های اضافی روی سطح اجسام جمع می شوند.
چرا بادکنک پس از مالش به مو، کاغذها را جذب میکند؟
مالش بادکنک به مو باعث انتقال الکترون به بادکنک می شود و بادکنک بار منفی پیدا می کند. این بار منفی، بار های مثبت کاغذ های خنثی را جذب کرده و باعث چسبیدن کاغذ ها به بادکنک می شود.
سوالات متداول این درس
الکتروسکوپ چگونه کار می کند؟
وقتی جسم باردار نزدیک الکتروسکوپ می شود، بار الکتریکی به ورقه های فلزی منتقل می شود. بار های هم نام باعث دافعه بین ورقه ها شده و آنها از هم دور می شوند.
قانون پایستگی بار چیست؟
مجموع بار الکتریکی در سیستم بسته ثابت است و بار الکتریکی خلق یا نابود نمی شود؛ فقط از جایی به جای دیگر منتقل می شود.
واحد کولن چیست؟
واحد اندازهگیری بار الکتریکی است که نشان دهنده مقدار بار است. بار یک الکترون برابر کولن است.
نیروی کولن چیست؟
نیروی بین دو بار الکتریکی که باعث جذب یا دفع بین آن ها می شود. این نیرو معکوس با مربع فاصله بین بار ها است و مستقیم با مقدار بار ها.
کاربرد های الکتریسیته ساکن چیست؟
استفاده در تصفیه هوا، چاپگر ها، سم پاشی کشاورزی، صفحه لمسی و سایر وسایل الکترونیکی.