وبلاگ دانشجویان فیزیک جامد (ش).
این وبلاگ متعلق به دانشجویان فیزیک جامد (ش) است..وبلاگ دانشجویان فیزیک جامد (ش).
این وبلاگ متعلق به دانشجویان فیزیک جامد (ش) است..آمپر متر چیست؟
ریشه لغویلغت ammeter از کلمه amper مشتق شده است. توجه کنید که حرف P در کلمه amper حذف شده است و فقط دو حرف اول این کلمه در لغت ammeter بکار رفته است.
ما نمیتوانیم الکترونها یا پروتونها را دیده یا لمس کنیم. به همین دلیل نمیتوانیم آنها را بشماریم. در نتیجه به ابزاری احتیاج داریم تا بتوانیم آنها را بشماریم. شدت روشنایی لامپ مشخصاتی از شدت جریان را به ما نشان میدهد، ولی دو نقص اصلی دارد. اول اینکه نمیتواند شدت جریان را در واحدی که به آسانی قابل یادداشت و مقایسه با اندازه گیری شدت جریان در محلها و زمانهای دیگر است، اندازه بگیرد. همچنین در شدت جریانهای معین میتوان از آن استفاده کرد. اگر مقدار شدت جریان خیلی کم باشد، لامپ روشن نمیشود و اگر شدت جریان خیلی زیاد باشد، لامپ میسوزد. برای رفع نقص اول به ابزاری احتیاج داریم که به ما نشان دهد، چند آمپر (چند کولن الکترون در هر ثانیه) در مدار جریان دارد. دستگاه مخصوصی که این اندازه گیری را انجام میدهد، آمپرمتر (ammetr) نامیده میشود.
طرز کار آمپرمتر
آمپرمتر مقدار شدت جریانی را که از آن میگذرد، بوسیله یک عقربه که در روی صفحه درجه بندی شده حرکت میکند، نشان میدهد. میزان انحراف عقربه آمپرمتر با تعداد الکترونهایی که از این دستگاه میگذرند، نسبت مستقیم دارد. یعنی نشان میدهد که چه مقدار بار الکتریکی در ثانیه از آن عبور میکند.
طرز استفاده از آمپرمتر
آمپرمتر از خیلی جهات شبیه کنتور آب است که میزان آب مصرف شده منازل را اندازه میگیرد. هر دو دستگاه (آمپرمتر و کنتور آب) باید طوری در مدار قرار گیرند که جریانهای الکتریسیته و آب از آنها بگذرد، تا بتوان شدت جریان را اندازه گرفت. تمام آبی که از لوله اصلی وارد خانه میشود، باید از کنتور آب عبور کند. آمپرمتر نیز باید طوری قرار گیرد که تمام جریان الکتریسته از ان بگذرد، تا بتوان تمام شدت جریان الکتریکی را بوسیله آن اندازه گرفت. این نوع اتصال را اتصال متوالی یا سری میگویند. یعنی اجزا تشکیل دهنده مدار در یک خط مستقیم (یک مسیر هدایت کننده) به یکدیگر اتصال دارند.
مراحل قرار دادن آمپرمتر در مدار
برای قرار دادن آمپرمتر در مدار متوالی به ترتیب زیر عمل کنید.
1. نیروی خارجی را که به مدار وارد میشود، قطع کنید.
2. آن قسمت از مدار را که آمپرمتر در آن قرار دارد، باز کنید یا ببرید.
3. انتهای مثبت آمپرمتر را به سیمی که به قطب مثبت پیل میرود، وصل کنید.
4. انتهای منفی آمپرمتر را به سیمی که به قطب منفی پیل میرود، وصل کنید.
مراحل 4 , 3 (که عبارتند از انتقال مثبت به مثبت ، منفی به منفی) را دقت در پلاریته مینامند و این امر مهم است. زیرا دستگاه اندازه گیری آمپرمتر شدت جریان را در یک جهت نشان میدهد. اگر دستگاه اندازه گیری را بطور عکس در مدار قرار دهیم، چون جریان در جهت عکس (که مناسب آمپرمتر نیست) از آن میگذرد و انحراف عقربه بوجود میآید که باعث شکسته شدن یا خم شدن آن میگردد. فیش قرمز را به جک قرمز آمپرمتر و فیش سیاه را به جک سیاه در بالای آمپرمتر وصل کنید.
خطای دستگاه اندازه گیری (Meter Tolrances)
باید توجه داشت که در یک مدار معین آمپرمترهای مختلف ، اندازه شدت جریان را با کمی اختلاف نشان میدهند. این امر بدان دلیل است که مقداری از انرژی که در مدار جریان دارد، برای بکار انداختن آمپرمتر مصرف میشود و همه آمپرمترها هم یکسان نیستند. همچنین به علت اختلافی که در ساختمان آمپرمتر و تلف شدن انرژی وجود دارد، شدت جریانی را که در روی آمپرمتر میخوانید، تقریبی است. دستگاه اندازه گیری درست است که حدود خطای آن 0± در صد اندازه واقعی باشد. یعنی اگر شدت جریان اصلی 100 آمپر باشد، روی دستگاه آمپرمتر حدود 9 تا 10 آمپر را میخوانید.
بکار بردن آمپرمتر
1. یک آمپرمتر ساده را بردارید. در انتخاب دستگاه اندازه گیری دقت کنید که شدت جریان مدار نباید بیش از حد تعیین شده برای اندازه گیری باشد. زیرا آمپرمتر بر حسب درجه بندی خود ، شدت جریانهای معینی را میتواند اندازه بگیرد. در مورد این آزمایش میتوانید فرض کنید که آمپرمتر دارای توانایی کافی برای اندازه گیری شدت جریان میباشد.
2. فیش قرمز را به جک قرمز و فیش سیاه را به جک سیاه وصل کنید.
3. مطمئن شوید که به مدار انرژی داده نمیشود. کلید مدار باید باز باشد (به خاطر حفظ جان خود هیچگاه سعی نکنید که آمپرمتر را در مداری که انرژی الکتریکی در آن جریان دارد قرار دهید).
4. با جدا کردن سیم رابط بین T2 و T1 مدار را باز کنید. با قرار گرفتن آمپرمتر بین این دو نقطه مدار کامل میشود.
5. با رعایت پلاریته ، فیش سیاه را به T1 و فیش قرمز را به T2 وصل کنید. اگر پلاریته مناسب در نظر گرفته نشود، عقربه آمپرمتر به طرف چپ منحرف شده و این عمل موجب خرابی دستگاه اندازه گیری خواهد شد.
6. کلید مدار را ببندید و درجهای را که آمپرمتر نشان میدهد بخوانید. همیشه از روبرو به صفحه درجه بندی شده آمپرمتر نگاه کنید و هیچوقت تحت هیچ زاویهای درجه آمپرمتر را نخوانید.
7. درجهای را که خواندهاید، یادداشت کنید.
8. کلید مدار را باز کنید
کوپرنیک که بود؟
دانشمند : کوپرنیکنیکولاس کوپرنیک در 19 سال 1473 در شهر تورن واقع در لهستان متولد شد و چون پدرش را از دست داده بود تربیت و پرورش او به دست عمویش انجام گرفت، عمویش که یکی از کشیشان بزرگ بود او را برای تحصیل به دانشگاه کراکووی فرستاد کوپرنیک در 23 سالگی برای تحصیل در رشته طب به دانشگاه پادو وارد شد و ضمناٌ در دانشگاه بولونی تحصیل نجوم می کرد طولی نکشید که در اثر بروز استعداد خویش یک کرسی تدریس ریاضیات را به دست آورد.
کوپرنیک در سن 25 سالگی به شهر رم آمد او در دانشگاه رم استاد اخترشناسی شد و به شاگرادنش علوم آسمان شناسی نقل شده از دورانهای پیشین را که اختر شناس یونانی بطلمیوس حدود 1370 سال قبل از زمان او بنیان نهاده بود تدریس می کرد در تصویر یطلمیوس از نظام عالم زمین مرکز عالم است و سیارات هر یک در دایره ای که شعاع آن فاصله سیاره تا زمین است به گرد زمین می چرخند. این نظریه پاکیزه و مرتب بود و می شد از آن برای محاسبات مداری سیاره ها نیز استفاده کرد اما هر چه که بود نظریه ای غلط بود و باید 1700 سال می گذشت و مشاهدات نجومی با دقت کافی امکان پذیر و انجام می شد تا زمینه به زیر سؤال رفتن آن فراهم می گردید آغازگر انقلاب علمی که سرانجام علم یونان را از تخت به زیر کشید نیکولاس کوپرنیک بود که با کار خود انسان اندیشگر را در مسیر خلاقیت بهتری قرار داد. بر اساس نظریه بطلمیوس عالم از شرق به غرب به دور زمین می گردد ولی کوپرنیک خود از آنچه که درس می داد ناراضی بود بسیاری از چیزهایی که او مشاهده کرده بود با این فرضیه قابل توجیه و بیان نبود و خود فرضیه نیز دارای تضادها و تناقضهایی بود مثلاٌ چرا ستارگاه در مقایسه با ماه سریعتر حرکت می کردند تا در مقایسه با خورشید؟ به همین جهت تصمیم گرفت کرسی استادی خود در دانشگاه را ترک کند تا بتواند عمیق تر و اصولی تر به پژوهش در دانش اختر شناسی بپردازد.
او در سال 1501 پس از چند سال تحقیق در ایتالیا به وطن خود بازگشت و در آنجا به عنوان متولی کلیسای جامع شهر فرائن بورگ در پروسیا و دبیر و مشاور عمویش در منطقه ارم لند به کار پرداخت او به عنوان کشیش کلیسای شهر مراسم مذهبی را رهبری می کرد و به عنوان پزشک به معالجه بیماران می پرداخت به عنوان مخترع یک سیستم جدید سدبندی و ذخیره آب با یک آسیای آبران اختراع کرد که بوسیله آن آب آشامیدنی از یک رودخانه که در فاصله 3 کیلومتری قرار داشت به داخل شهر هدایت می شد و بالاخره به عنوان ریاضیدان و حسابدار یک روش پولی سکه ای جدید برای پروسیای غربی و پادشاهی لهستان بنا نهاد. از آنجایی که نخستین تلسکوپ سالها پس از مرگ او اختراع شد مجبور بود برای پژوهش در زمینه حرکات اجرام آسمانی تنها به چشمان خود متکی باشد او برای اینکار دستور داد در اتاق مطالعه اش در برج کلیسا شکافهایی در سقف ایجاد کنند او می توانست شبها مشاهده کند که ستارگان چگونه بر فراز این شکافها عبور می کنند وی در سال 1507 دریافت که اگر به جای زمین خورشید مرکز عالم فرض شود جداول نجومی موقعیت مکانی سیارات با دقت بس بهتری قابل محاسبه است. ترتیب جدیدی که کوپرنیک برای موقعیت سیارات بر پایه افزایش فاصله آنها تا خورشید در نظر گرفت - یعنی ترتیب:عطارد، زهره، زمین، ماه، مریخ، مشتری و زحل جای ترتیب قبلی در نظریه زمین مرکزی را گرفت بنابر اصل پیشنهادی کوپرنیک چنانچه مدار گردش زمین به دور خورشید از مدارات مشتری و زحل تنگ تر باشد زمین متناوباٌ از آنها پیش افتاده، سبب می شود آن دو در آسمان شب در حال چرزخش در جهت معکوس به نظر آیند دیگر اینکه پدیده تقدیم اعتدالین را اینک می شد با فرض تکان خوردن زمین(لرزش خفیف شبیه لرزش ژله) حین چرخش به دور محور خود توضیح داد.
اعتدالین به هنگام عبور خورشید از صفحه مدار بر استواری زمین رخ می دهند و برابری طول شب و روز در سراسر کره زمین را سبب می شوند اعتدال بهاری حوالی اول فروردین ماه و اعتدال پاییزی در حوالی آخر شهریور رخ می دهد مشکل در آن زمان این بود که اعتدالین هر سال اندکی زودتر رخ می دادند و نظریه قدیمی بطلمیوس قادر به توضیح آن رویداد نبود پیدایش فصول سال نیز اگر زمین در سال یکبار به دور خورشید می چرخید و محور آن با راستای قرار گرفتن خورشید زاویه می ساخت، بهتر قابل توضیح بود کوپرنیک تقریباٌ چهل سال برای تکمیل پژوهشهای اختر شناسی خود وقت صرف کرد با پایان یافتن پژوهشها ثابت کرد که تصویر جهانی بطلمیوس اشتباه است خورشید و سایر ستارگان فقط در ظاهر به دور زمین می گردند کوپرنیک ثابت کرد که در حقیقت این خورشید است که در مرکز جهان ما قرار دارد و زمین - مانند معدودی از اجرام آسمانی بزرگ دیگر که او مشاهده کرده بود - به دور خورشید در گردش است او این سیاره ها را پلانت نامید که از واژه ای یونانی به معنای مهاجر گرفته شده است که شامل سیاراتی است که پیش از این ذکر شد. کوپرنیک در باره ماه فرضیه بطلمیوس را تائید می کرد و به این باور بود که ماه واقعاٌ به دور زمین می چرخد در حالیکه زمین به دور خورشید می گردد و ماه به عنوان قمر زمین به همراه آن به دور خورشید می گردد کوپرنیک تا اواخر مر خود از چاپ کامل نظرات خارق العاده خویش خودداری کرد و تنها در سال 1543 بود که گفتار در باره چرخش کرات سماوی او انتشار یافت.
افکار آماده در کتاب کوپرنیک بنیادی تر از آن بود که بتوان آنها را جدی گرفت یک نسخه چاپ شده از آثارش درست قبل از مرگ در بستر بیماری به دست او رسید چون او در این آزمایش بیش از 70 سال سن داشت و مفلوج و تقریباٌ نابینا بود بعید به نظر می رسید که موفق به دیدن این این اثر بزرگ چاپی شده باشد اثر ی که او برای خلق و ایجاد آن تمام عمرش را صرف کرده بود. کوپرنیک در 24 مه سال 1543 هنگامی که فقط چند روزی از انتشار کتابش می گذشت وفات یافت. گوپرنیک بدون آنکه بداند چه خدمت ارزنده ای به جهان بشریت کرده دار فانی را وداع گفت. سرانجام پس از گذشت 150 سال از مرگش دانشمندان اندیشه های او را پذیرفتند. کوپرنیک امروزه بیش از چهار سده پس از مرگش، یکی از بزرگترین ها در قلمرو دانش به شمار می رود.
کوپرنیک در سن 25 سالگی به شهر رم آمد او در دانشگاه رم استاد اخترشناسی شد و به شاگرادنش علوم آسمان شناسی نقل شده از دورانهای پیشین را که اختر شناس یونانی بطلمیوس حدود 1370 سال قبل از زمان او بنیان نهاده بود تدریس می کرد در تصویر یطلمیوس از نظام عالم زمین مرکز عالم است و سیارات هر یک در دایره ای که شعاع آن فاصله سیاره تا زمین است به گرد زمین می چرخند. این نظریه پاکیزه و مرتب بود و می شد از آن برای محاسبات مداری سیاره ها نیز استفاده کرد اما هر چه که بود نظریه ای غلط بود و باید 1700 سال می گذشت و مشاهدات نجومی با دقت کافی امکان پذیر و انجام می شد تا زمینه به زیر سؤال رفتن آن فراهم می گردید آغازگر انقلاب علمی که سرانجام علم یونان را از تخت به زیر کشید نیکولاس کوپرنیک بود که با کار خود انسان اندیشگر را در مسیر خلاقیت بهتری قرار داد. بر اساس نظریه بطلمیوس عالم از شرق به غرب به دور زمین می گردد ولی کوپرنیک خود از آنچه که درس می داد ناراضی بود بسیاری از چیزهایی که او مشاهده کرده بود با این فرضیه قابل توجیه و بیان نبود و خود فرضیه نیز دارای تضادها و تناقضهایی بود مثلاٌ چرا ستارگاه در مقایسه با ماه سریعتر حرکت می کردند تا در مقایسه با خورشید؟ به همین جهت تصمیم گرفت کرسی استادی خود در دانشگاه را ترک کند تا بتواند عمیق تر و اصولی تر به پژوهش در دانش اختر شناسی بپردازد.
او در سال 1501 پس از چند سال تحقیق در ایتالیا به وطن خود بازگشت و در آنجا به عنوان متولی کلیسای جامع شهر فرائن بورگ در پروسیا و دبیر و مشاور عمویش در منطقه ارم لند به کار پرداخت او به عنوان کشیش کلیسای شهر مراسم مذهبی را رهبری می کرد و به عنوان پزشک به معالجه بیماران می پرداخت به عنوان مخترع یک سیستم جدید سدبندی و ذخیره آب با یک آسیای آبران اختراع کرد که بوسیله آن آب آشامیدنی از یک رودخانه که در فاصله 3 کیلومتری قرار داشت به داخل شهر هدایت می شد و بالاخره به عنوان ریاضیدان و حسابدار یک روش پولی سکه ای جدید برای پروسیای غربی و پادشاهی لهستان بنا نهاد. از آنجایی که نخستین تلسکوپ سالها پس از مرگ او اختراع شد مجبور بود برای پژوهش در زمینه حرکات اجرام آسمانی تنها به چشمان خود متکی باشد او برای اینکار دستور داد در اتاق مطالعه اش در برج کلیسا شکافهایی در سقف ایجاد کنند او می توانست شبها مشاهده کند که ستارگان چگونه بر فراز این شکافها عبور می کنند وی در سال 1507 دریافت که اگر به جای زمین خورشید مرکز عالم فرض شود جداول نجومی موقعیت مکانی سیارات با دقت بس بهتری قابل محاسبه است. ترتیب جدیدی که کوپرنیک برای موقعیت سیارات بر پایه افزایش فاصله آنها تا خورشید در نظر گرفت - یعنی ترتیب:عطارد، زهره، زمین، ماه، مریخ، مشتری و زحل جای ترتیب قبلی در نظریه زمین مرکزی را گرفت بنابر اصل پیشنهادی کوپرنیک چنانچه مدار گردش زمین به دور خورشید از مدارات مشتری و زحل تنگ تر باشد زمین متناوباٌ از آنها پیش افتاده، سبب می شود آن دو در آسمان شب در حال چرزخش در جهت معکوس به نظر آیند دیگر اینکه پدیده تقدیم اعتدالین را اینک می شد با فرض تکان خوردن زمین(لرزش خفیف شبیه لرزش ژله) حین چرخش به دور محور خود توضیح داد.
اعتدالین به هنگام عبور خورشید از صفحه مدار بر استواری زمین رخ می دهند و برابری طول شب و روز در سراسر کره زمین را سبب می شوند اعتدال بهاری حوالی اول فروردین ماه و اعتدال پاییزی در حوالی آخر شهریور رخ می دهد مشکل در آن زمان این بود که اعتدالین هر سال اندکی زودتر رخ می دادند و نظریه قدیمی بطلمیوس قادر به توضیح آن رویداد نبود پیدایش فصول سال نیز اگر زمین در سال یکبار به دور خورشید می چرخید و محور آن با راستای قرار گرفتن خورشید زاویه می ساخت، بهتر قابل توضیح بود کوپرنیک تقریباٌ چهل سال برای تکمیل پژوهشهای اختر شناسی خود وقت صرف کرد با پایان یافتن پژوهشها ثابت کرد که تصویر جهانی بطلمیوس اشتباه است خورشید و سایر ستارگان فقط در ظاهر به دور زمین می گردند کوپرنیک ثابت کرد که در حقیقت این خورشید است که در مرکز جهان ما قرار دارد و زمین - مانند معدودی از اجرام آسمانی بزرگ دیگر که او مشاهده کرده بود - به دور خورشید در گردش است او این سیاره ها را پلانت نامید که از واژه ای یونانی به معنای مهاجر گرفته شده است که شامل سیاراتی است که پیش از این ذکر شد. کوپرنیک در باره ماه فرضیه بطلمیوس را تائید می کرد و به این باور بود که ماه واقعاٌ به دور زمین می چرخد در حالیکه زمین به دور خورشید می گردد و ماه به عنوان قمر زمین به همراه آن به دور خورشید می گردد کوپرنیک تا اواخر مر خود از چاپ کامل نظرات خارق العاده خویش خودداری کرد و تنها در سال 1543 بود که گفتار در باره چرخش کرات سماوی او انتشار یافت.
افکار آماده در کتاب کوپرنیک بنیادی تر از آن بود که بتوان آنها را جدی گرفت یک نسخه چاپ شده از آثارش درست قبل از مرگ در بستر بیماری به دست او رسید چون او در این آزمایش بیش از 70 سال سن داشت و مفلوج و تقریباٌ نابینا بود بعید به نظر می رسید که موفق به دیدن این این اثر بزرگ چاپی شده باشد اثر ی که او برای خلق و ایجاد آن تمام عمرش را صرف کرده بود. کوپرنیک در 24 مه سال 1543 هنگامی که فقط چند روزی از انتشار کتابش می گذشت وفات یافت. گوپرنیک بدون آنکه بداند چه خدمت ارزنده ای به جهان بشریت کرده دار فانی را وداع گفت. سرانجام پس از گذشت 150 سال از مرگش دانشمندان اندیشه های او را پذیرفتند. کوپرنیک امروزه بیش از چهار سده پس از مرگش، یکی از بزرگترین ها در قلمرو دانش به شمار می رود.
منبع : دانشنامه رشد
ابر رسانا ها
ابر رسانا ها
اگردمای فلزات مختلف را تا دمای معینی(دمای بحرانی) پایین اوریم پدیده شگرفی در انها اتفاق می افتد که طی ان به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جریان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبدیل به ابررسانا خواهند شد.
(البته موادی مانند نقره نیز هستند که مقاومت ویژه شان حتی در دمای صفر درجه کلوین نیز صفر نمی شود).هرچند در این دما میتوان بسیاری از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن برای رسیدن به چنین دمایی مجبورند از هلیم مایع ویا هیدرژن استفاده کنند که بسیار گرانند .
امروزه ابر رسانایی را در موادی ایجاد می کنند که دمای بحرانیشان زیادتر از 77 درجه کلوین است که برای رسیدن به چنین دمایی از ازت مایع استفاده می کنند که نقطه جوشش 77 درجه کلوین است.
تاریخجه ابررسانا یی
ابررسانایی برای اولین باردر سال 1911 توسط هایک کامرلینگ اونس(1926-1853)مطرح گردید. وی دمای یک میله منجمد جیوه ای را تا دمای نقطه جوش هلیم مایع(4.2 درجه کلوین )پایین اوردد و مشاهده نمود که مقاومت ان ناگهان به صفر رسید. سپس یک حلقه سربی را در دمای 7 درجه کلوین ابررسانا نمود و قوانین فارادی را بر روی ان ازمایش کردومشاهده نمود وقتی با تغییر شار در حلفه جریان القایی تولید شود.
حلقه سربی برعکس رسانا های دیگر رفتارمی نمایدیعنی پس از قطع میدان تا مادامیکه در حالت ابر رسانایی قرار داردجریان اکتریکی را حفظ می کند. به عبارتی اگریک سیم ابررسانا داشته باشیم پس از بوجود امدن جریان الکتریکی دران بدون مولد الکتریکی ( مثل باطری یا برق شهر )نیز می تواند حامل جریان باشد.
اگر در همین حالت میدان مغناطیس قوی در مجاورت سیم ابررسانا قرار دهیم ویا دمای سیم را با لاتر از دمای بحرانی ببریم جریان در ان بسرعت صفر خواهد شد چون دراین حالتها سیم را از حالت ابررسانایی خارج کرده ایم .
اقای اونس با همین کشف جایزه نوبل فیزیک در سال 1913 را از ان خود نمود.در عکس بالا اونس و همسرش نشسته و دوستان دانشمند مانند البرت انیشتین در پشت سر وی قرار دارند.
اثرمایسنر
سپس در سال 1933 Meissner وOschsenfeld مطابق شکل نشان دادند که وقتی ماده مورد ازمایش قبل از ابررسانا شدن در میدان مغناطیسی باشد شار از ان عبور میکند ولی وقتی در جضور میدان به دمای بحرانی برسدو ابررسانا گردد دیگر هیچگونه شار مغناطیسی از ان عبور نمی کند تبدیل به یک دیامغناطیس کامل می شود که شدت میدان درون ان صفر خواهد بود.
فیزیکدانان مختلف همواره سعی کرده بودند به موادی دست پیدا کنند که اولا دردمای پایین ابرسانا شوند و ثانیا برای فرایند سرمایش بجای هلیم پر هزینه از نیتروژن مایع استفاده شود.تا بدن ترتیب بتوانند کابلهای مناسب برای حمل و انتقال برق ویا موتور الکتریکی بسازند.
در این شکل یک مغناطیس استوانه ای روی یک قطعه ابررسانا که توسط نیتروژن خنک شده شناور است زیرا ابررسانا طبق خاصیت یعنی اثر مایسنر می توانند خطوط میدان مغناطیس را به خارج پرتاب کنند دارد.و همانطور که میبینم قرص مغناطیسی را شناور نگه دارندو بدن ترتیب یک موتور چرخان ساخته میشود.
بلاخره در سال 1986 دو فیزیکدان سویسی به نامهای George bednorz-Alex Muller از آزمایشگاه زوریخ توانستند ابرسانایی ازجنس سرامیک اکسید مس در دمای بالا 60 درجه کلوین بسازند که برای فرایند سرمایش از نیتروژن مایع استفاده میشد که بسیار کم هزینه بود. بدین ترتیب دو گام مهم برای ساخت کابلهای ابررسانایی برداشته شد و لی سرامیک اکسید مس برای ساخت کابل شکننده بود بنابراین تلاشهای دیگری آغاز شد.که تا به امروز هم ادامه دارد دانشجویان و دانشمندان ایرانی هم در این عرصه بسیار فعال هستند.
طبق گزارش ایرنا سعید سلطانیان به همراه یک گروه علمی در دانشگاه ولو نگوگ ایالت نیو ساوت ولز استرالیا به سرپرستی پروفسور دو ابررسانایی ساختند که بالاترین رکورد را در میان ابررسانا دارد این ابررسانا به شکل سیم یا نوار ی از جنس دی برید منیزیم با پوششی از آهن است که شکل میکروسکوپی آن در پایین نشان داده شده است.
کاربردهای مختلف ابررساناها
از ابررسانایی میتوان در ساخت آهن رباهای ویژه طییف سنجهای رزونانس مغناطیسی هسته و عکسبرداری تشدید مغناطیسی هسته و تشخیص طبی استفاده نمود و همچنین چون با حجم کم جریانهای بسیار بالا را حمل می کنند می توان از آنها در ساخت موتورهای الکتریکی (ژنراتورها- کابلها) استفاده نمود که حجمشان 4 تا 6 برابر کوچکتر از موتورهای فضاپیمای امروزی هستند.
میتوان از آهن رباهای ابررسانا در ساختمان ژیروسکوپ برای هدایت فضا پیما استفاده نمود.
می توان از نیم رسانا ها در ساخت قطارهای شناور استفاده نمودمانند قطار سریع السیر ژاپنی ها که در سال 2000 میلادی ساخته شد وبا با سرعت 581 km/h حرکت می کرد در این بجای قطار بجای استفاده از چرخ از میدان مغناطیسی استفاده شده است.منبع : khayam.persianblog.com
قانون لنز
قانون لنز
قانون لنز که در مورد جریانهای القایی بکار میرود چنین بیان میشود که جریان القایی در مدارهای بسته در جهتی است که با عامل بوجود آورنده خود مخالفت میکند. این قانون علامت منفی موجود در قانون فاراده را توجیه میکند.
مقدمه
طبق قوانین القای الکترومغناطیسی اگر شارمغناطیسی گذرا از مدار تغییر کند، نیرو محرکه الکتریکی در مدار جاری می شود. با برقراری نیرو محرکه القایی در مدار، جریان الکتریکی القایی در آن جاری می شود. طبق قانون لنز جهت جریان القایی در مدار در جهتی است که میدان مغناطیسی حاصل از آن با تغییرات شار مغناطیسی گذرا از مدار مخالفت می کند. اگر چکشی را از بالای نردبانی رها کنیم، هیچ نیازی به قاعدهای که بگوید چکش به طرف مرکز زمین یا در جهت مخالف آن حرکت میکند، نداریم. اگر در این موقع کسی از ما بپرسد که از کجا میدانید که چکش سقوط خواهد کرد، بهترین پاسخی که میتوانیم بدهیم این است که بگوییم، همیشه به این صورت بوده است و اگر بخواهیم جوابمان علمیتر باشد، میتوانیم بگوییم که زمانی که چکش سقوط میکند، انرژی پتانسیل گرانشی آن کاهش مییابد و برعکس انرژی جنبشی آن افزایش پیدا میکند.
اما اگر چکش به جای سقوط ، به طرف بالا برود، در این صورت انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل آن هر دو افزایش پیدا میکنند و این موضوع پایستگی یا بقای انرژی را نقض میکند. استدلال مشابه را میتوان در مورد تعیین جهت نیروی محرکه الکتریکی که با تغییر شار مغناطیسی در یک مدار القا میشود، بکار برد، یعنی در این مورد اخیر نیروی محرکه القایی باید در جهتی باشد که با اصل پایستگی سازگار باشد و این با استفاده از قانون لنز توضیح داده میشود.
تاریخچه
در سال 1834 ، یعنی سه سال بعد از این که فاراده قانون القا خود را ارائه داد (قانون القا فاراده)، هاینریش فریدریش لنز (Heinrich Friedrich Lenz) قاعده معروف خود را که به قانون لنز معروف است، برای تعیین جهت جریان القایی در یک حلقه رسانای بسته ارائه داد. این قانون به صورت یک علامت منفی در قانون القای فاراده ظاهر میگردد. به این معنی که در رابطه نیروی محرکه القایی یک علامت منفی قرار داده و اعلام کنند که این علامت بیانگر قانون لنز است.
تشریح قانون لنز
حلقه رسانایی را در نظر بگیرید که به یک گالوانومتر حساس متصل است. حال آهنربایی را در دست گرفته و به آرامی به این حلقه ، نزدیک کنید. ملاحظه میگردد که با نزدیک شدن آهنربا به حلقه عقربه گالوانومتر منحرف شده و وجود جریانی را در مدار نشان میدهد. این جریان را جریان القایی میگویند. حلقه جریان ، مانند آهنربای میلهای ، دارای قطبهای شمال و جنوب است.
حال اگر آهنربا را از حلقه دور کنیم، باز هم گالوانومتر منحرف میشود، اما این بار انحراف در جهت مخالف است و این امر نشان دهنده این مطلب است که جریان در جهت مخالف در حلقه جاری شده است. اگر میله آهنربا را سر و ته کنیم و آزمایش را تکرار کنیم، باز همان نتایج حاصل خواهد شد، جز این که جهت انحرافهای عقربه گالوانومتر عوض خواهند شد. برای تشریح این آزمایش با استفاده از قانون لنز به صورت زیر عمل میکنیم:
زمانی که آهنربا را به آرامی به حلقه نزدیک میکنیم، تعداد خطوط شار مغناطیسی که از حلقه میگذرد، تغییر میکند و همین امر سبب ایجاد یا القا جریان در حلقه میشود و چون در ابتدا هیچ جریانی وجود نداشت، این جریان باید در جهتی باشد که با هل دادن آهنربا به سمت حلقه مخالفت کند. برعکس ، اگر بخواهیم آهنربا را از حلقه دور کنیم، باز جهت جریان در حلقه عوض شده و از دور کردن آن جلوگیری میکند. یعنی در حالت اول اگر قطب N آهنربای میلهای در طرف حلقه باشد، جریان القایی در حلقه به گونهای خواهد بود که در برابر آن یک قطب N ایجاد کند تا مانع نزدیک شدن آهنربا شود.
حال زمانی که آهنربا را از حلقه دور میکنیم، حلقه جهت جریان خود را عوض نموده و با ایجاد قطب S ، آهنربا را جذب کرده و مانع از دور کردن آن میشود.
قانون لنز و پایستگی انرژی
اگر توضیحات فوق بر اساس قانون لنز نبوده و عکس آن چیزی که گفته شد، اتفاق بیفتد، یعنی اگر جریان القایی به تغییری که باعث بوجود آمدن آن شده است، کمک کند، قانون بقای انرژی نقض میشود، یعنی اگر هنگام نزدیک کردن قطب آهنربا به حلقه در برابر آن قطب مخالف S ایجاد شده و آهنربا را جذب کند، در این صورت آهنربا باید به طرف حلقه شتاب پیدا کند و رفته رفته انرژی جنبشی آن افزایش پیدا کند و در همین هنگام انرژی گرمایی نیز ظاهر میشود. یعنی در واقع از هیچ ، انرژی بوجود میآید. بدیهی است که چنین عملی هرگز نمیتواند درست باشد.
بنابراین میتوان گفت که قانون لنز چیزی جز بیان اصل بقای انرژی نیست که بطور مناسب در مورد مدارهای حامل جریان القایی بکار میرود.
ویژگی قانون لنز
قانون لنز مربوط به جریانهای القایی است و در مورد نیروی محرکه القایی صادق نیست، یعنی این قانون فقط در مورد حلقههای رسانا بکار میرود. اگر مدار باز باشد، معمولا میتوان تصور کرد که اگر بسته بود چه اتفاقی میافتاد و بدین وسیله جهت نیروی محرکه القایی را معین نمود. مثلا اگر شار مغناطیسی گذرا از مدار به صورت درون سو باشد و کاهش پیدا کند، جریان الکتریکی در مدار القا می شود، که جهت این جریان القایی به صورت ساعتگرد خواهد بود تا میدان مغناطیسی حاصل از آن باعث تقویت میدان مغناطیسی شار گذرا از مدار باشد.
و اگر این شار افزایش یابد، جهت جریان القایی در جهتی خواهد بود که میدان مغناطیسی حاصل از آن بر خلاف جهت میدان شار باشد. پس جهت جریان پاد ساعتگرد است. بنابراین برای تشخیص جهت جریان القایی کافیست، با توجه به میدان شار گذرا از مدار، جریان را در جهتی اختیار کنیم که میدان مغناطیسی حاصل از آن با برخلاف تغییرات میدان مغناطیسی شار باشد.
مقدمه
طبق قوانین القای الکترومغناطیسی اگر شارمغناطیسی گذرا از مدار تغییر کند، نیرو محرکه الکتریکی در مدار جاری می شود. با برقراری نیرو محرکه القایی در مدار، جریان الکتریکی القایی در آن جاری می شود. طبق قانون لنز جهت جریان القایی در مدار در جهتی است که میدان مغناطیسی حاصل از آن با تغییرات شار مغناطیسی گذرا از مدار مخالفت می کند. اگر چکشی را از بالای نردبانی رها کنیم، هیچ نیازی به قاعدهای که بگوید چکش به طرف مرکز زمین یا در جهت مخالف آن حرکت میکند، نداریم. اگر در این موقع کسی از ما بپرسد که از کجا میدانید که چکش سقوط خواهد کرد، بهترین پاسخی که میتوانیم بدهیم این است که بگوییم، همیشه به این صورت بوده است و اگر بخواهیم جوابمان علمیتر باشد، میتوانیم بگوییم که زمانی که چکش سقوط میکند، انرژی پتانسیل گرانشی آن کاهش مییابد و برعکس انرژی جنبشی آن افزایش پیدا میکند.
اما اگر چکش به جای سقوط ، به طرف بالا برود، در این صورت انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل آن هر دو افزایش پیدا میکنند و این موضوع پایستگی یا بقای انرژی را نقض میکند. استدلال مشابه را میتوان در مورد تعیین جهت نیروی محرکه الکتریکی که با تغییر شار مغناطیسی در یک مدار القا میشود، بکار برد، یعنی در این مورد اخیر نیروی محرکه القایی باید در جهتی باشد که با اصل پایستگی سازگار باشد و این با استفاده از قانون لنز توضیح داده میشود.
تاریخچه
در سال 1834 ، یعنی سه سال بعد از این که فاراده قانون القا خود را ارائه داد (قانون القا فاراده)، هاینریش فریدریش لنز (Heinrich Friedrich Lenz) قاعده معروف خود را که به قانون لنز معروف است، برای تعیین جهت جریان القایی در یک حلقه رسانای بسته ارائه داد. این قانون به صورت یک علامت منفی در قانون القای فاراده ظاهر میگردد. به این معنی که در رابطه نیروی محرکه القایی یک علامت منفی قرار داده و اعلام کنند که این علامت بیانگر قانون لنز است.
تشریح قانون لنز
حلقه رسانایی را در نظر بگیرید که به یک گالوانومتر حساس متصل است. حال آهنربایی را در دست گرفته و به آرامی به این حلقه ، نزدیک کنید. ملاحظه میگردد که با نزدیک شدن آهنربا به حلقه عقربه گالوانومتر منحرف شده و وجود جریانی را در مدار نشان میدهد. این جریان را جریان القایی میگویند. حلقه جریان ، مانند آهنربای میلهای ، دارای قطبهای شمال و جنوب است.
حال اگر آهنربا را از حلقه دور کنیم، باز هم گالوانومتر منحرف میشود، اما این بار انحراف در جهت مخالف است و این امر نشان دهنده این مطلب است که جریان در جهت مخالف در حلقه جاری شده است. اگر میله آهنربا را سر و ته کنیم و آزمایش را تکرار کنیم، باز همان نتایج حاصل خواهد شد، جز این که جهت انحرافهای عقربه گالوانومتر عوض خواهند شد. برای تشریح این آزمایش با استفاده از قانون لنز به صورت زیر عمل میکنیم:
زمانی که آهنربا را به آرامی به حلقه نزدیک میکنیم، تعداد خطوط شار مغناطیسی که از حلقه میگذرد، تغییر میکند و همین امر سبب ایجاد یا القا جریان در حلقه میشود و چون در ابتدا هیچ جریانی وجود نداشت، این جریان باید در جهتی باشد که با هل دادن آهنربا به سمت حلقه مخالفت کند. برعکس ، اگر بخواهیم آهنربا را از حلقه دور کنیم، باز جهت جریان در حلقه عوض شده و از دور کردن آن جلوگیری میکند. یعنی در حالت اول اگر قطب N آهنربای میلهای در طرف حلقه باشد، جریان القایی در حلقه به گونهای خواهد بود که در برابر آن یک قطب N ایجاد کند تا مانع نزدیک شدن آهنربا شود.
حال زمانی که آهنربا را از حلقه دور میکنیم، حلقه جهت جریان خود را عوض نموده و با ایجاد قطب S ، آهنربا را جذب کرده و مانع از دور کردن آن میشود.
قانون لنز و پایستگی انرژی
اگر توضیحات فوق بر اساس قانون لنز نبوده و عکس آن چیزی که گفته شد، اتفاق بیفتد، یعنی اگر جریان القایی به تغییری که باعث بوجود آمدن آن شده است، کمک کند، قانون بقای انرژی نقض میشود، یعنی اگر هنگام نزدیک کردن قطب آهنربا به حلقه در برابر آن قطب مخالف S ایجاد شده و آهنربا را جذب کند، در این صورت آهنربا باید به طرف حلقه شتاب پیدا کند و رفته رفته انرژی جنبشی آن افزایش پیدا کند و در همین هنگام انرژی گرمایی نیز ظاهر میشود. یعنی در واقع از هیچ ، انرژی بوجود میآید. بدیهی است که چنین عملی هرگز نمیتواند درست باشد.
بنابراین میتوان گفت که قانون لنز چیزی جز بیان اصل بقای انرژی نیست که بطور مناسب در مورد مدارهای حامل جریان القایی بکار میرود.
ویژگی قانون لنز
قانون لنز مربوط به جریانهای القایی است و در مورد نیروی محرکه القایی صادق نیست، یعنی این قانون فقط در مورد حلقههای رسانا بکار میرود. اگر مدار باز باشد، معمولا میتوان تصور کرد که اگر بسته بود چه اتفاقی میافتاد و بدین وسیله جهت نیروی محرکه القایی را معین نمود. مثلا اگر شار مغناطیسی گذرا از مدار به صورت درون سو باشد و کاهش پیدا کند، جریان الکتریکی در مدار القا می شود، که جهت این جریان القایی به صورت ساعتگرد خواهد بود تا میدان مغناطیسی حاصل از آن باعث تقویت میدان مغناطیسی شار گذرا از مدار باشد.
و اگر این شار افزایش یابد، جهت جریان القایی در جهتی خواهد بود که میدان مغناطیسی حاصل از آن بر خلاف جهت میدان شار باشد. پس جهت جریان پاد ساعتگرد است. بنابراین برای تشخیص جهت جریان القایی کافیست، با توجه به میدان شار گذرا از مدار، جریان را در جهتی اختیار کنیم که میدان مغناطیسی حاصل از آن با برخلاف تغییرات میدان مغناطیسی شار باشد.
منبع : دانشنامه رشد