جریان الکتریکی
اندازه‌گیری جریان الکتریکی

شدت جریان الکتریکی را می‌توان مستقیماً با گالوانومتر اندازه‌گیری کرد. اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل یا نامطلوب است. جریان را می‌توان بدون قطع مدار و با اندازه گیری میدان مغناطیسی که جریان تولید می‌کند، محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل حسگرهای اثر هال، کلمپ گیره‌های جریان و سیم پیچهای روگووسکی است.





چگالی جریان
جریان I مشخصه هر رسانای بخصوصی است و این جریان یک کمیت ماکروسکوپی مانند جرم یا حجم جسم است. کمیت میکروسکوپی مربوط، چگالی جریان J است. J یک کمیت برداری است و بیشتر مشخصه نقطه‌ای در داخل رسانا است تا تمامی آن.



میدان الکتریکی
برای تعریف میدان الکتریکی در یک نقطه معین از فضا، یک بار الکتریکی مثبت به اندازه واحد در آن نقطه قرار داده، سپس مقدار نیروی الکتریکی وارد بر این واحد بار را به عنوان شدت میدان الکتریکی تعریف می‌کنند. بار مثبت را نیز به عنوان بار آزمون تعریف می‌کنند. به بیان دقیقتر می‌توان میدان الکتریکی را به صورت حد نسبت نیروی الکتریکی وارد بر یک بار آزمون بر اندازه بار آزمون، زمانی که مقدار بار آزمون به سمت صفر میل می‌کند، تعریف کرد.




پیشگفتار

از قانون کولن می‌دانیم که دو بار الکتریکی بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. این نیرو را می‌توان با استفاده از مفهوم جدیدی به نام میدان الکتریکی توضیح داد، یعنی واسطه‌ای که بارهای الکتریکی بواسطه آن بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. به بیان دیگر هر بار الکتریکی در فضای اطراف خود یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که هرگاه بار الکتریکی دیگری در محدوده این میدان قرار گیرد، بر آن نیروی وارد می‌شود. معمولاً خطوط میدان الکتریکی در اطراف هر بار الکتریکی با استفاده از مفهوم خطوط نیرو نشان داده می‌شود. به عنوان مثال اگر یک بار الکتریکی نقطه‌ای مثبت را در نقطه‌ای از فضا در نظر بگیریم، در این صورت خطوطی از این نقطه به طرف خارج رسم می‌شوند. این خطوط بیانگر جهت میدان الکتریکی هستند. همچنین با استفاده از چگالی خطوط میدان الکتریکی می‌توان به شدت میدان الکتریکی نیز پی برد.

علت بسیار کوچک بودن بار آزمون فرض کنید یک توزیع بار با چگالی حجمی یا سطحی معین در یک نقطه از فضا قرار دارد و ما می‌خواهیم میدان الکتریکی حاصل از این توزیع بار را در یک نقطه معین پیدا کنیم. اگر چنانچه مقدار بار آزمون خیلی کوچک نباشد، به محض قرار دادن بار آزمون در نزدیکی توزیع بار، توزیع بار حالت اولیه خود را از دست داده و تحت تأثیر بار مثبت آزمون قرار می‌گیرد. بنابراین فرض بسیار کوچک بودن بار آزمون بدین خاطر است که بتوانیم از آثار بار آزمون بر توزیع بار صرفنظر کنیم. البته با تعریف میدان به صورت حد نیرو بر بار زمانی که بار به صفر میل می‌کند، این اشکال رفع می‌شود.




مشخصات میدان الکتریکی

میدان الکتریکی کمیتی برداری است، یعنی در میدان الکتریکی علاوه بر مقدار دارای جهت نیز است. برداری بودن این کمیت را می‌توان از تعریف آن نیز فهمید. چون میدان الکتریکی را به صورت نسبت نیرو بر بار تعریف کردیم و نیز چون نیرو بردار است، بنابراین میدان الکتریکی نیز بردار خواهد بود.

میدان الکتریکی در داخل یک جسم رسانا همواره برابر صفر است. چون اگر درون جسم رسانا میدان الکتریکی وجود داشته باشد، در این صورت بر همه بارهای درون آن نیرو وارد می‌شود. این نیرو باعث به حرکت در آمدن بارهای آزاد می‌شود. حرکت بار را جریان می‌گویند. بنابراین در اثر ایجاد جریان در داخل جسم رسانا بارها به سطح آن منتقل می‌شوند، باز میدان درون آن صفر می‌شود. در بیشتر موارد میدان الکتریکی از نظر اندازه و جهت از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر می‌کند. اما اگر چنانچه اندازه جهت میدان در منطقه‌ای ثابت باشد، در این صورت میدان الکتریکی را یکنواخت یا ثابت می‌گویند.




محاسبه نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی
اگر بخواهیم مقدار نیروی الکتریکی را که از طرف یک توزیع بار بر بار دیگری که در یک نقطه معین قرار دارد محاسبه کنیم، کافی است که میدان الکتریکی حاصل از توزیع بار را در نقطه معین تعیین کرده، مقدار نیروی وارده را از حاصلضرب میدان الکتریکی در اندازه باری که نیروی وارده بر آن را محاسبه می‌کنیم، مشخص کنیم.




حفره الکترونی

حفره الکترونی (به انگلیسی: Electron hole) یک مفهوم است که از لحاظ ریاضی معکوس الکترون است. این مفهوم عدم وجود الکترون در لایهٔ ظرفیت را نشان می‌دهد که متفاوت از پوزیترون (متمم ضد مادهٔ الکترون) است.

در نیمه‌رساناهای ذاتی الکترون‌های نوار ظرفیت می‌توانند با جذب انرژی، به نوار رسانش رفته و در نوار ظرفیت حفره ایجاد کنند. حفره‌ها نیز با حرکت در جهت جریان الکتریکی باعث رسانایی الکتریکی در مواد می‌شوند.




الکترولیت

الکترولیت (به انگلیسی: electrolyte) مادهٔ حل‌شده یک محلول است که رسانایی الکتریکی آن بیشتر از حلال به تنهایی است. این نوع مادهٔ حل‌شده در محلول (تمام یا قسمتی از آن) به صورت یون وجود دارد.

الکترولیتهای قوی این الکترولیتها در محلول آبی به‌صورت کاملاً یونی هستند. چند نمونه از الکترولیتهای قوی ، عبارتند از {NaCl ، MgSO4 ، Na2SO4 ، K3{Fe(CN)6. الکترولیتهای ضعیف ترکیبات کووالانسی قطبی هستند که در محلول آبی ، به‌طور ناقص تفکیک می‌شوند. رسانایی یک محلول 1M از یک الکترولیت ضعیف کمتر از رسانایی محلول 1m از یک الکترولیت قوی است. چند نمونه از الکترولیتهای ضعیف عبارتند از CH3COOH ، NH3 و HgCl2.

صعود نقطه جوش و نزول نقطه انجماد صعود نقطه جوش و نزول نقطه انجماد محلولهای رقیق الکترولیتها با غلظت معین ، متفاوت از صعود نقطه جوش و نزول نقطه انجماد محلولهای غیر الکترولیتها با همان غلظت است. چون یک مول NaCl ، شامل 2 مول یون است ( یک مول +Na و یک مول -Cl ) و خواص غلظتی به تعداد ذرات حل شده ، نه به ماهیت آنها ، بستگی دارد، انتظار داریم که نزول نقطه انجماد محلول 1m NaCl دو برابر نزول نقطه انجماد یک محلول 1m از یک غیر الکترولیت باشد.

همچنین انتظار داریم که نزول نقطه انجماد یک محلول K2SO4 ( شامل 3 مول یون به ازای هر مول K2SO4 ) با غلظت معین ، سه برابر نزول نقطه انجماد یک محلول غیر الکترولیت ( که ماده حل شده در آن به یون تفکیک نمی‌شود) با همان غلظت باشد.

"آرنیوس" در 1887 با توجه به این داده‌ها و نتایج حاصل از آزمایشهای رسانایی الکتریکی ، «نظریه شیمیایی الکترولیتها» را ارئه کرد. صعود نقطه جوش محلول الکترولیتها به‌طور نسبی ، بالاتر از صعود نقطه جوش محلول غیر الکترولیتها در شرایط تساوی غلظت آنهاست.




الکترولیتهای سرم
به یونهای محلول در پلاسمای خون الکترولیتهای سرم میگویند. این یونها عبارتند از یونهای مثبت مانند سدیم و پتاسیم و کلسیم و یونهای منفی مانند کلر و بیکربنات .




فیزیک فشاربالا

فیزیک فشاربالا علمی است که به مطالعهٔ اثرات فشار بالا روی مواد و همچنین ساخت ابزار لازم برای تولید فشارهای بالا می‌پردازد. گسترهٔ فشار مورد بررسی معمولاً بین چند هزار تا چند میلیون برابر «فشار جو» است.

«الماس مصنوعی» برای اولین بار با اعمال فشار بالا روی کربن (در دمای بالا) ساخته شد.



مکانیک آماری

مکانیک آماری، یکی از مباحث مطرح در فیزیک است که به سیستم‌هایی با تعداد متغیرهای بسیار زیاد می‌پردازد. این متغیرها می‌توانند ذراتی چون اتم‌ها، مولکول‌ها، یا ذرات بنیادی باشند که تعداد آن‌ها می‌تواند هم‌مرتبه با عدد آووگادرو باشد. در این مبحث، با استفاده از خاصیتهای میکروسکوپی این ذرات مانند ساختار اتمی و برهمکنش بین آن‌ها، اطلاعاتی در مورد خواص ماکروسکوپی سیستم مانند فشار، انتروپی و انرژی آزاد گیبس، از طریق محاسبات و روش‌های آماری به دست می‌آید. مثلاً معادله‌های حالت در ترمودینامیک توسط مدل‌های میکروسکوپی-آماری مشتق می‌شوند.

مکانیک آماری شکوفایی خود را قبل از همه، مدیون دانشمندان کلاسیکی نظیر لودویگ بولتزمان، جوسایا ویلارد گیبز و جیمز کلرک ماکسول می‌باشد.





مدل الکترون آزاد
در مدل الکترون آزاد در فیزیک حالت جامد، الکترون‌های آزاد که خارجی‌ترین الکترون‌های جسم هستند، به طور مستقل از یک‌دیگر در سراسر جسم حرکت می‌کنند. این مدل نخستین بار توسط هندریک لورنتز (فیزیک‌دان هلندی) پس از سال ۱۹۰۰ ارائه‌شد و در سال ۱۹۲۸ توسط آرنولد سامرفلد اصلاح‌شد.




متافیزیک

مابعدالطبیعه یا متافیزیک و یا متاگیتیک شاخه‌ای از فلسفه است که به پژوهش دربارهٔ چیستی و کُنه وجود، زندگی و جهان به عنوان یک کل، می‌پردازد.متافیزیک را ریشهٔ فلسفه می‌دانند؛ بدین معنا که فیلسوفان نخستین عمدتاً به این حوزه از فلسفه می‌پرداخته‌اند. در فلسفهٔ معاصر، به مباحث مابعدالطبیعی با شکٌاکیت بسیار نگریسته‌اند.




مسائل کهن مابعدالطبیعه

مسائلی را که در این شاخهٔ فلسفه مطرح اند، می‌توان به سه دستهٔ اصلی تقسیم کرد:

مسائلی که در باب چیستی خدا و هستی هستند؛ همچون وجود و عدم، و وجود خدا.
مسائلی که در باب چیستی انسان هستند؛ همچون جبر و اختیار.
مسائلی که در باب چیستی جهان هستند؛ همچون ثبات و تغیٌر، و ذهن و مادٌه.



اعتبار مابعدالطبیعه

یکی از نکات مهمُی که بعضاً مورد غفلت قرار می‌گیرد، مسئلهٔ اعتبار مابعدالطبیعه است؛ یعنی بود و نبودش محل بحث و گفتگوی فیلسوفان است.بر این اساس می‌توان فیلسوفان را به دو دسته مابعدالطبیعی مثبت و مابعدالطبیعی انتقادی تقسیم کرد.




مابعدالطبیعهٔ مثبت، نظام‌های مابعدالطبیعی

از دیرباز، فیلسوفان مابعدالطبیعی مثبت کوشیده‌اند با طرح نظام‌هایی مابعدالطبیعی، به ترسیم تصویری کلی از جهان بپردازند.




مابعدالطبیعهٔ انتقادی
در فلسفهٔ معاصر، به مباحث مابعدالطبیعی با شکٌاکیت بسیار نگریسته‌اند.فیلسوفان مابعدالطبیعه انتقادی، به مرز محدودیت‌های تفکٌر مابعدالطبیعی توجه می‌کنند.می توان یکی از مشهورترین استدلال‌هایی را که گزاره‌های مابعدالطبیعی را بی معنا می‌داند، این گونه خلاصه کرد که تنها گزاره‌های تجربی و گزاره‌های تحلیلی معنا دارند؛ اما گزاره‌های مابعدالطبیعی نه تجربی هستند، نه تحلیلی، پس بی معنایند. گزاره‌های تجربی، گزاره‌هایی هستند که با مشاهده و آزمایش قابل ابطال باشند؛ و گزاره‌های تحلیلی، گزاره‌هایی هستند که نقیضشان با خودشان متناقض باشد.



فیزیک مولکولی
فیزیک مولکولی دانش بررسی مولکول‌ها و پیوندهای شیمیایی بین اتم‌های است که آن‌ها را به هم می‌چسباند. مهمترین روش بررسی آزمایشگاهی آن زیرروش‌های گوناگون طیف‌نمایی است. این زیرشاخهٔ فیزیک رابطهٔ نزدیکی با فیزیک اتمی دارد و همپوشانی بسیاری با فیزیک نظری، فیزیک‌شیمی (physical chemistry) و شیمی‌فیزیک (chemical physics) دارد.



تاریخچه
مفهوم تقلیل‌گرایی را نخستین بار دکارت ( ۱۵۹۶ - ۱۶۵۰) معرفی نمود. برای دکارت تمامی جهان همانند یک ماشین می‌نمود، که می‌شد با مطالعهٔ هر یک از اجزاء و مؤلفه‌هایش به شناخت و فهم کل آن نائل آمد. کارها و ایده‌های دکارت توسط نیوتون (۱۶۴۳ - ۱۷۲۷) گسترش یافته و ادامه پیدا کرد، که سرانجام به انتشار اصول ریاضی فلسفه طبیعی وی در سال ۱۶۸۷ انجامید.



تقلیل‌گرایی
در شناخت‌شناسی و علوم تقلیل‌گرایی یا فروکاست‌گرایی (به انگلیسی: Reductionism) مفهومی‌ست مربوط به تقلیل و فروکاهی طبیعت اشیاء و رفتار پیچیدهٔ پدیده‌ها به مجموع مؤلفه‌ها و اصول بنیادین آن‌ها. 
... page1 - page2 - page3 ...