انواع پیوند نیمه رسانا

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

تکنولوژی ساخت پیوندها مبحث بسیار گسترده ای است که دانش و تجربه گروههای تحقیقاتی و تولیدی متعددی را در این زمینه در بر می گیرد. با این وجود بدون سعی در تشریح دقیق این روشهای ساخت ، می توان برخی از روشهای بنیادی تشکیل پیوندها و زدن اتصالات مناسب به آنها را مورد بررسی قرار داد.

ساخت پیوندهای p n پیوندهای رشد یافته یکی از روشهای اولیه ساخت پیوند ، روش پیوند رشد یافته است. در این روش حین رشد بلور ، نوع ناخالصی در ماده مذاب به صورت ناگهانی عوض می شود. این روش ابتدایی رشد پیوند ، توسط روشهای انعطاف پذیرتری که در آنها پیوند بعد از رشد بلور ایجاد می شود، جایگزین شده است. البته یک استثنا مهم در این مورد رشد رونشستی پیوندهای p n است که بطور گسترده در مدارهای مجتمع و سایر کاربردها استفاده می شود.

پیوندهای آلیاژی یک روش مناسب برای ساخت پیوندهای p n ، آلیاژ کردن یک فلز حاوی اتمهای ناخالصی روی نیم رسانایی با ناخالصی مخالف است. این روش در دهه ۱۹۵۰ برای تولید دیود و ترانزیستور مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور ، نمونه ای که جهت آلیاژ انتخاب شده با ماده مورد نظر پوشش داده می شود و بعد از حرارت ، منطقه مذاب ایجاد می شود. با کاهش دما ، ناخالصی ماده پایین می آید و در مرز مشترک یک ناحیه دوباره رشد یافته از بلور ناخالص تشکیل می شود.

پیوندهای نفوذی در دهه ۱۹۶۰ روش نفوذی به عنوان یکی از متداولترین روشهای تشکیل پیوند p n جایگزین روش آلیاژی شد. نفوذ ناخالصیها در یک جامد بر حسب حاملین بار اضافی است. نفوذ نتیجه حرکت تصادفی اتمها بوده و ذرات در جهت کاهش شیب تراکم ناخالصی نفوذ می کنند، البته در اینگونه موارد دما بالاست. بنابراین نفوذ ناخالصیهای آلاینده در یک نیم رسانا بسیاری از اتمهای نیم رسانا را از جای خود در شبکه خارج کرده و مکانهای خالی ایجاد می کند که توسط ناخالصیها پر می شود و بعد از سرد شدن بلور در آنجا می مانند.

کاشت یون یک جایگزین مناسب برای نفوذ در دماهای بالا کاشت مستقیم یونهای انرژی دار در داخل نیم رسانا است. در این روش پرتوی از یونهای ناخالصی آن چنان شتاب می گیرد که انرژی جنبشی آن می تواند از چندین kev تا چندین Mev متغیر باشد و سپس به سمت سطح نیم رسانا هدایت می شود. اتمهای ناخالصی بعد از ورود به بلور انرژی خود را از طریق برخورد ، به شبکه داده و در یک عمق نفوذ متوسط موسوم به برد کاشت متوقف می گردند.

پیوندهای فلز نیم رسانا بسیاری از ویژگیهای سودمند یک پیوند p n را با تشکیل اتصال مناسب فلز نیم رسانا می توان بدست آورد. بدیهی است که چنین رویکردی به دلیل سادگی ساخت آن جالب توجه است. پیوندهای فلز – نیم رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید می باشند. وقتی که فلزی به نیم رسانایی متصل می شود، انتقال بار تا آنجا ادامه می یابد که ترازهای فرعی در حال تعادل هم سطح شوند. به این منظور ، پتانسیل نیم رسانا نسبت به فلز افزایش می یابد. پتانسیل اتصال از نفوذ الکترونها از نوار رسانش نیم رسانا به فلز جلوگیری می کند.

پیوندهای ناهمگون سومین رده مهم از پیوندها شامل پیوند بین نیم رسانای با شبکه تطبیق یافته ولی با شکاف نوار متفاوت است. مرز مشترک بین اینگونه نیم رساناها عاری از نقایص بلوری بوده و می تواند بلورهای پیوسته ای شامل یک یا چند پیوند ناهمگون بوجود آورد. قابلیت دسترسی به پیوندهای ناهمگون و ساختارهای چند لایه در نیم رساناهای مرکب افق وسیعی از امکان گسترش قطعات الکترونیک را در پیش رو قرار داده است. در پیوندهای ناهمگون ترازهای فرعی دو نیم رسانا را هم سطح می کنند و یک فضای خالی برای ناحیه گذر در نظر می گیرند، پیوندگاه در نزدیکی طرف با ناخالصی شدیدتر قرار داده می شود. با ثابت نگه داشتن شکاف نواری در هر ماده نواحی نوار هدایت و ظرفیت بهم متصل می شود.

کاربردها قطعات نیم رسانای p n در صنعت الکترونیک نقش اساسی دارند. از جمله پیوندهای رشد یافته بویژه در مدارهای مجتمع حایز اهمیت است، چرا که توانسته است مدارهای پیچیده شامل هزاران ترانزیستور ، دیود و مقاومت و خازن را روی یک تراشه نیمه رسانا جای دهد. پیوندهای نفوذی در ساخت IC ها نقش اساسی دارند که امکان ساخت هزاران قطعه با پیوند p n را در یک تراشه سیلیسیمی با اتصالات داخلی مناسب فراهم می سازد.

کاشت یون بخصوص در ساخت مدارهای مجتمع سیلیسیم بسیار مورد توجه است. پیوندهای فلز نیمه رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید می باشد و پیوندهای ناهمگون در ترانزیستورهای دو قطبی ، ترانزیستورهای اثر میدانی و لیزرهای نیمه رسانا مورد توجه اند

نظریه ای بر روش آموزش مقدماتی فیزیک

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

در آموزش مقدماتی فیزیک آنچه که هدف و مدنظر قرارمی گیرد ؛ عبارتست از : انتخاب متن ها و درسها، انتخاب روش مناسب تدریس و آزمایشگاه که به کمک همدیگر یک روش کامل را در جهت آموزش ارائه می دهند.

اگرچه آزمایشگاه به خودی خود، مبحثی جداگانه است ولیکن به جهت نقش خاصی که در درک مطلب یک دورة آموزشی دارد موضوع مورد بحث ما قرار می گیرد. برای اینکه به هدف نهایی مان که همان شفافیت در آموزش و حفظ پیوستگی مطالب فیزیکی است، نائل شویم لازمست دورة مورد نظر را با پنج مشخصه تعریف کنیم که عبارتند از پیوستگی، وابستگی، سازگاری، نظم و ترتیب، همگام سازی.

همواره در انجمن های فیزیک پرداختن به دوره های مقدماتی آموزشی فیزیک از اهمیت خاصی برخوردار بوده است. مثلاً درسال ۱۹۸۰ ( فرانسه به عنوان میزبان،) به بررسی ابهامات فیزیکی که در رابطه با توجیه و تفسیر جهان می باشد در نظر گرفته شد. درسال ۱۹۸۴ ریدگن فرضیه هایی را در ستون سر مقاله روز نامه ی آمریکایی فیزیک مطرح نموده است .

به عقیدة بسیاری از دانشمندان فیزیک از سراسر جهان طی سالهای گذشته، بیان این پرسش از خودمان که : چرا این موضوع در دانشگاه جامعیتی فراگیر نیافته ؛ این فرصت را ایجاد می نماید که به آن صورتی ویژه بپردازیم .

از دیر باز همواره این علاقه برای پرداختن به مبانی فیزیکی وجود داشته است . مثلاً پیش گرفتن یونسکو از شبکه آموزش و پرورش فیزیک آسیا (ASPEN)، تلاش کمیته مطالعات علوم فیزیکی (PSSC) که تحت نظارت دانشگاه (MIT) در شاخه های مختلف مبانی فیزیک انجام می دهد؛ از جمله ی این موارد است . در واقع تمامی این تلاشها و بازنگریها پاسخی است به تغییرات سریع جهان در مدل شبکه آموزش و پرورش.

در فیزیک آسیا (ASPEN)؛ فیزیک و آموخته های آن به صورت یک روش کامل در نظر گرفته می شوند که عبارتند از درس کلاس، آزمایش تئوری، الگو سازی، اثبات فرضیه ها و غیره . در این روش تئوری و آزمایش حتماً باید با هم در تعادل باشند تا یکپارچگی حفظ شود.

روش (PSSC) نیز همین اهداف را دنبال می کند .

در روش (PSSC) هدف تحریک علاقه و هدایت دانش آموزان به سمت انجام آزمایش به همراه درک مفاهیم علمی است بدین ترتیب آنها به جای حفظ نمودن مطالب، روشهای فکرکردن را هم می آموزند .

هر دو این روشها در واقع بر این مفهوم تأکید دارند که تئوری و عمل مکمل یکدیگرند، به این معنی که هدف حفظ ماهیت فیزیکی است؛ یعنی همان چیزی که در طبیعت تاًکید فوق العاده ای بر آن شده است .

فیزیک با طبیعت همبستگی و تأثیر پذیری متقابل دارد. همچنین در مطالعات دانشگاهی دارای دو نقش می باشد یکی اصول و مبانی علمی است و دیگری خدماتی است که به دانشجویان پزشکی، مهندسی یا هنرهای تجسمی میدهد. اگر چه این یک امر بدیهی است، لیکن باید توجه داشته که توانایی درک موضوع به میزان علاقه، سخت کوشی، نظم و انضباط و تمرکز فکر شخص بستگی دارد. به گفته (Koh ۱۹۹۰) این همان موضوعی است که ذهن نوابغی همچون گالیله، نیوتن، انیشتین را به واکنش و رقابت علمی در جهت کشف موضوع وا داشته است .

اگر به بررسی موضوعات فیزیکی بپردازیم نکته ای که می توان حدس زد، یگانگی و وحدت در مورد قوانین فیزیکی است. اکوسیتک را می توان به عنوان بخشی از مکانیک و مغناطیس دانست و اپتیک را جزئی از الکترو دینامیک در نظر گرفت (Amaldi ۱۹۷۳ : Sheibo ۱۹۸۶) و اینها باید به نوعی در دوره ی مقدماتی آموزش فیزیک گنجانده شود .

چکیده و خلاصه ی مقاله اندرسن برنده ی جایزه ی نوبل ۱۹۹۰ این بوده که فیزیک جزئی تفکیک ناپذیر از کلیه علوم است و این تفکیک ناپذیری باید در کلیه دوره های درسی مقدماتی، در نظر گرفته شود.

حال می پردازیم به سه روش مقدماتی آموزش فیزیک که عبارتند از: درس ها، روش مناسب ارائه مطلب و آزمایشگاه .

● متن مورد استفاده در روش مقدماتی آموزش فیزیک

هر مفهوم یک روش منحصر به فرد به عنوان پایه و اصول دارد. یعنی یک تعریف واضح و مشخصی دارد که به عنوان الگو و مرجع محسوب می شود. کتاب فیزیک هالیدی رسنیک (۱۹۸۱) از کتابهای مرجع فیزیک پایه می باشد و به عنوان کتابهای عمومی فیزیک معرفی می گردد و هیچ منبع دیگری را که به خوبی این کتاب به آموزش مبانی فیزیکی پرداخته باشد، پیدا نمی شود .

در تلاش برای شناخت مبانی فیزیک، همواره با نقطه نظرات متفاوتی درکتابهای درسی مواجهه می گردیم که همه ی آنها در معرفی ارائه روش متن و فرمت، عموماً نقطه نظرات متفاوتی دارند. بعضی از آنها تأکید بر ریاضیات مسئله داشتند بعضی دیگر به کیفیت مطالب طبقه بندی شده تأکید دارند برخی دیگر به شکستن موضوعات و تلفیق آنها با تجربیات علمی و صنعتی تاکید دارند و بعضی دیگر بر این عقیده هستند که تأکید بر درک مفاهیم و عقاید فیزیکی به طور مستقیم نباشد (نظریه Tzanakis & coutsmitros ۱۹۸۸).

به طور خلاصه میتوان گفت که متون فیزیکی بسیار اندکی را می توان یافت که مناسب دوره های فیزیک مقدماتی باشد .

طرز نوشتن یک قانون بنیادی فیزیک، مسئولیت سنگینی و بیان و توضیح دادن این قوانین برای کسانی که سر رشته ای از فیزیک ندارند، کاری سخت و طاقت فرسا است .

در کتاب (Hans Breuer ۱۹۷۵) با عنوان فیزیک برای زندگی دانشجویان فیزیکدان، آورده شده که : اگر یک فیزیکدان بیاید چکیده و خلاصه ای از بخشهایی را که در زیست شناسی یا پزشکی مطرح شده، انتخاب کند و آموزش دهد باعث از بین رفتن علاقه و انگیزه دانش آموزان می شود ولی اگر در آموزش مطالب درسی، به طور جدی و متفکرانه مطالبی انتخاب شوند که با هم سازگاری داشته باشند و نظم و ترتیب خاصی بین مطالب آن دیده شود، انگیزه ی مطالعه در دانش آموزان بیشتر شده و دانش آموزان راضی و راغب خواهند بود .

یک نویسنده ی ماهر و توانا می تواند در شروع آموزش سر فصلها، ابتدا سوالاتی مربوط به آن درس را مطرح کند و سپس به طور عمیق به بیان این سر فصلها بپردازد .

● آیا ریاضیات زبان فیزیک است یا نه ؟

اگر چه ریاضیات زیر بنای بیان قوانین فیزیکی هستند و قوانین فیزیکی به کمک معادلات ریاضی قابل فهم بیان میشود ولی لزوماً قوانین فیزیکی به درس نهایی از طریق ریاضیات نمی رسند.بلکه به طور تقریبی می توان با کمک ریاضیات قوانین فیزیکی را کشف و بررسی کرد. تنها در فیزیک محض است که به تقریب ها و تخمین های فیزیکی می پردازیم .

صورت مسائلی که یک نویسنده برای مفهوم فیزیک پایه می نویسد، باید شامل تعالیم دوره ی مقدماتی فیزیک باشد. روش های آموزش فیزیک مقدماتی باید به گونه ای باشد که بتوان آن را به طور کامل از روش های پیشرفته آموزش فیزیک، تمییز داد؛ یعنی باید فصل مشترکی بین دوره ی درسی فیزیک دبیرستان و فیزیک دانشگاهی وجود داشته باشد تا یک پل ارتباطی مشخص و پیوسته بین آنها برقرارگردد .

همانطور که پیشتر گفته شد زمانی که سعی در ایجاد یک دوره ی مقدماتی فیزیک داریم باید سعی شود که هیچ گسستگی در مطالب اتفاق نیفتد تا فرد دچار مشکل نشود، البته شاید در بعضی از مطالب، اندکی درهم افتادگی وجود داشته باشد اما این تلفیق نباید بیش از اندازه باشد ؛ در غیر این صورت از هدف غائی آموزش این دوره، دور می شویم .به یاد داشته باشیم که دوره ی آموزشی را تکراری هم نکنیم.

آنچه که گفتیم از مشکلات و معضلات پایه ریزی دوره آموزش مقدماتی می باشد. لذا یک مدرس خوب سعی خواهد نمود که با تلفیق ایده ها و نظرات قدیم و جدید بهترین نتیجه را بدست آورد. موضوع دیگر بررسی کردن، ارزیابی کردن سوال ها از بابت مفهومی بودن و عمقی بودن مطالب می باشد. البته به نظر می رسد که این دو با هم سازگاری ندارند یعنی تاکید بر یکی مستلزم حذف دیگری است .

زمانی که موضوع جدیدی مطرح می گردد، اهمیت ارائه معنا یا مفهوم آشکار است. ولی زمانی که می خواهید به عمق مطالب بپردازید، باید آموزش مقدماتی آن مطلب، قبلاً داده شده باشد. لذا چنین به نظر می آید که پرداختن به عمق یک موضوع راحت تر و نمای تازه تری را به آن می دهد. (فرانسه Less (۱۹۸۸ گفته که: بهتر است موضوع در مقایسه با متن کوتاه و مختصر باشد و این همان چیزی است که در روش ASPEN گفته شد.

بر اساس آنچه که تاکنون گفته شد در روش های ارائه شده در آموزش مقدماتی فیزیک، حقایقی بسیار زیادی وجود دارد که دانشجویان می توانند در زندگی روزمره خود تجربه کنند . یک روش آموزش مقدماتی فیزیک باید آمیخته از اصول بنیادی و پایه فیزیک بوده و عاری از مطالب اضافی باشد یعنی همانند یک دایرة المعارف نباشد .

(Weidner (۱۹۸۵ گفته : ارائه دوره مقدماتی فیزیک باید عاری از روش های محاوره ای و غیر معمول باشد. اگر در آموزش مبنا بر جزئیات و ریاضیات مسئله شود یادگیری بسیار سخت و طاقت فرسا می شود. در حد امکان، هر درس یا مفهوم فیزیکی باید به صورت یک داستان بیان شود همانند آنچه که در زندگی روزمره با آن سر و کار داریم بیان شود. تا در دانش آموزان علاقه و انگیزه برای بهتر یادگرفتن ایجاد شود و البته در روند این داستان می توان به اکتشاف تصادفی، حدسیات و فرضیات یا افکار ذهنی بشر، اشاره کرد .

حقیقت آن است که در آموزش فیزیک، باید آموزش را به صورت تدریجی ، مستمر و به صورت یک اصل قلمداد کرد. در بهترین حالت، این رویه باید به گونه ای باشد که وابستگی و تمرکز آن بر اصل وحدت فیزیکی معلوم و مشهود باشد. باید در آموزش فیزیک مقدماتی این امر مدنظر قراربگیرد که چگونگی توسعه ی علوم فعلی، حتماً در آن منظور شده باشد. به طور خلاصه در روش آموزش فیزیک مقدماتی باید به پنج شاخص توجه کرد که عبارتند از پیوستگی، وابستگی، سازگاری، نظم و ترتیب، همگام سازی. البته میزان مفهومی بودن، عمقی بودن و تلاقی معنا در سؤالات بستگی به میزان درک و توانایی مدرسین دارد .

● آموزش به روش آزمایشگاهی

روش آزمایشگاه یکی از بخش های برگرفته شده از دوره ی آموزش مقدماتی است که اهداف آن شامل چند گروه است. برای مثال (Chambers (۱۹۶۳ به پنج مورد اشاره کرد که یکی از آنها درک نکات درسی و توضیح و تکمیل مفاهیم آنهاست. یعنی آزمایشگاه یک نقش کمک درسی و تقویتی را ایفا می کند (Spears & Zollman (۱۹۷۷ عقیده داشتند که آزمایشگاه این فرصت را به دانش آموزان می دهد که نخست ماهیت علم را فرابگیرند.

علیرغم مخالفتهایی که با نقش آزمایشگاه وجود دارد ولی اثر گذاری آن کاملاً واضح و مبرهن است و به همین دلیل است که : مثلاً (Toothacker (۱۹۸۳ گفته که : اگر آزمایشگاه از دروس پایه تحصیلی دبیرستان حذف شود به سه هدف اصلی نمی رسیم، هدف اول محتوا بخشیدن به متن و هدف دوم توسعه نقش آزمایشگاه در درک مفاهیم و هدف سوم عبارت است پیشرفت و پیشبرد مهارتهای علمی و عملی در انجام دادن آزمایش .

(Nedesky) می گوید :در آموزش دوره ی راهنمایی آزمایشهای اندکی وجود دارد و همین باعث می شود تا دانش آموزان قادر به فهم کامل موضوعات علوم این دوره نباشند همچنین پیشرفت در مورد روش های تجربی آزمایشگاهی بسیار کم و اندک است یعنی در واقع در مورد دروس آزمایشگاهی به یک حالت سکون و ایستاده رسیده ایم. بر اساس گفته ی (Potter & Burns (۱۹۸۴ آزمایشگاه ها زمینه ی تجربی مفاهیم فیزیکی را با تمرکز بر تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده فراهم می کنند. عقیده ی (Eades (۱۹۷۶ هم همین است که انجام آزمایش می تواند در درک مفاهیم تئوری که به نوعی به نتایج آزمایشگاهی وابسته هستند، کمک بسیار شایانی به دانش آموزان بکند. در واقع او معتقد است که آزمایش و تئوری کاملاً به هم وابسته هستند .

به راستی قراردادن دوره ی درسی آزمایشگاه در پایه ریزی فیزیک مقدماتی و بالابردن مهارت های علمی و عملی و رسیدن به تکنیک های آزمایشگاهی و کاربرد نتایج آزمایشگاهی باید یک کار جدی تلقی شود .

●خلاصه ی بحث

در آموزش فیزیک مقدماتی همزمان باید به دو روش تئوری و آزمایش تکیه شود این دو از هم تفکیک ناپذیرند. البته بعضی از کارشناسان براین اعتقادند که درمورد آزمایش بعضی از قوانین استثنائاتی هم وجود دارد. به طور کلی هدف باید این باشد که بتوانیم حق مطلب را ادا کنیم و بگوییم که درس فیزیک با آنچه که در ماهیت جهان وجود دارد تفکیک ناپذیرند . فیزیک علم زندگی است و آثار آن را می توانیم در طبیعت مشاهده کنیم. همچنین اغلب کارشناسان دوره ی راهنمایی معتقدند که جزئیات و خلاصه ای از دانشی که در آموزش و تربیت علم دانش آموزان نقش دارد باید بیان شود و نیز چکیده ای از اکتشافات علمی بشر برای دانش آموزان بیان گردد. (Ridgen ۱۹۸۹)

فیزیک فقط حل یک مسئله ی ریاضی نیست بلکه راه و روشی است که بشر را به این نتیجه می رساند که : علم فیزیک، علم یگانه و واحدی است و توانایی درک وقایعی را می دهد که در جهان اتفاق می افتد .Ronowski ۱۹۵۲))

Armstrong(۱۹۸۴) گفته است: فیزیکدانان نباید فقط به روش های سخت و پیچیده ی اثبات فرمول های فیزیک تکیه کنند بلکه باید فیزیک را در پیرامون طبیعت مورد مطالعه و بررسی قرار می دهند و به دنبال معماهای بسیار پیچیده و ریاضیات مسئله نباشند .بلکه از بررسی مسائل آسان شروع کنند تا به عمق مطلب برسند.

کمترین کاری که یک آزمایش فیزیکی می تواند انجام دهد این است که دانش آموزان را وادار به کشف و بررسی قانون های فیزیک می کند. درست است که با انجام یک آزمایش به یک جواب صددرصد مطمئن و کاملا دقیق نمی رسیم ولی نباید آزمایش را به طور کامل کنار بگذاریم .

همانگونه که گفته شد سه روش آموزش مقدماتی فیزیک عبارت بودند از: درس ها، راه و روش مناسب تدریس و آزمایشگاه. بر اساس آنچه گفتیم تمامی دانش و آگاهی بشر بر دو رکن برابر استوارند که عبارتند از تئوری و آزمایش که به روش PSSC معروف است . اگر بین متن های علمی و آزمایشگاهی تعادل وجود نداشته باشد نمی توانیم ادعا کنیم که دانش آموزان آن مفهوم فیزیکی را به طور کامل درک کرده اند .

این دو رکن مانند دو سمبل و نماد مکمل و تقویت کننده ی یکدیگر هستند. با توجه به این توانایی ها می توانیم به ساختار و چگونگی پایه ریزی آموزش مقدماتی فیزیک دست پیدا کنیم. تعادل مناسب بین ارکان علم آموزشی باعث می شود تا همه به یک نتیجه واحد برسند که همان اصول بنیادی فیزیک است که نشان می دهد تمام اجزای آن به هم مربوط هستند و همه از یک منشا سرچشمه می گیرند .

در پایان باید کاری برای پیشرفت آموزش در تدریس درس فیزیک برای دانش آموزان انجام دهیم. ابتدا باید به آنها زمان دهیم تا کاملا مفاهیم پایه فیزیک و حقایق آن را درک کنند و از آزمونها سربلند و موفق بیرون بیایند. اگر مطالب فیزیک به طور واضح و شفاف بیان شوند و از انجام و پیوستگی در موضوع برخوردار باشند دانش آموزان به بهترین وجه می توانند مطلب مورد نظر را درک کنند که اگر اینگونه نباشد دانش آموزان دچار ابهام و سردرگمی می شوند .

خلاصه اگر دانش آموزان چگونگی راه و روش حل یک مسئله را متوجه نمی شوند و نمی دانند که چگونه باید مسئله را حل کنند، این ما هستیم که به آنها آموزش می دهیم پس بیایید روش درست فکر کردن، درست خواندن و فهمیدن را به آنها آموزش دهیم .

شکل جدید ماده

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

در مدرسه با سه شکل ماده آشنا میشویم: گاز، مایع و جامد. ولی این ها نیمی از حالات ماده اند. شش شکل ماده وجود دارد: جامد، مایع، گاز، پلاسما، ماده چگال باس اینشتین و حالت تازه کشف شده: ماده چگال فرمیونی. تمام دانش آموزان راهنمایی خصوصیات حالات معمول ماده روی زمین را می شناسند. مواد جامد در برابر تغییر شکل مقاومت می کنند، آنها سفت و گاهی شکننده اند. مایع ها جاری می شوند و به سختی متراکم می گردند و شکل ظرف خود را می گیرند.

گاز ها کم چگال تر اند و ساده تر متراکم می شوند و نه تنها شکل ظرف محتویشان را می گیرند، بلکه آن قدر منبسط می شوند تا کاملا آن را پر کنند.

حالت چهارم ماده، پلاسما، شبیه گاز است و از اتم هایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترون های خود را از دست داده اند (یونیده شده اند). بیشتر ماده جهان در حالت پلاسماست، مثل خورشید که از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان های مغناطیسی به دام انداخت.

حالت پنجم با نام ماده چگال بوز اینشتین (Bose Einstein condensate) که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزون ها (Bosons) تا دما هایی بسیار پایین پدید می آید. بوزون های سرد در هم فرومی روند و ابر ذره ای که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذره ای معمولی شکل می گیرد. ماده چگال بوز اینشتین شکننده است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.

حالت تازه هم ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. دبورا جین (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز سال ۱۳۸۲ موفق به کشف این شکل تازه ماده شده است، می گوید: وقتی شکل جدیدی از ماده روبرو می شوید باید زمانی را صرف شناخت ویژگی هایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم – ۴۰ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتم ها در چنین دمایی بدون گران روی جریان می یابند و این نشانه ظهور ماده ای جدید بود. در دما های پایین تر چه اتفاقی می افتد؟ هنوز نمی دانیم.

ماده چگال فرمیونی بسیار شبیه ماده چگال بوز اینشتین (BEC) است. ذرلت بنیادی و اتمها در طبیعت می نوانند به شکل بوزون یا فرمیون باشند. یکی از تفاوتهای اساسی میان آنها حالتهای کوانتومی مجلز برای ذرلت است. تعداد زیلدی بوزون می توانند در یک حالت کوانتومی باشند ، مثلا انرژی ، اسپین و … آنها یکی باشد ، اما مطابق اصل طرد پائولی دو فرمیون نمی توانند همزمان حالتهای کوانتومی یکسان داشته باشند. برای همین مثلا در آرایش اتمی ، للکترونها که فرمیون هستند نمی توانند همگی در یک تراز انرژی قرار گیرند.در هر اربیتال تنها دو الکترون که اسپینهای متفاوت داشته باشند جا می گیرد و الکترونهای بعدی باید یه اربیتال دیگری با انرژی بالاتر بروند. ینابراین اگر فرمیونها را سرد کنیم و انرژی آنها را بگیریم ، ابتدا پایینترین تراز انرژی پر می شود ، اما ذره بعدی باید به ترازی با انرژی بالاتر برود. وجود ماده چگال فرمیونی همانند ماده چگال یوز اینشتین سالها قبل پیش بینی شده و خواص آن محاسبه شده بود ، اما رسیدن به دمای نزدیک به صفر مطلق که برای تشکیل این شکل ماده لازم است تا کنون ممکن نشده بود. هر دو از فرورفتن اتم ها در دماهایی بسیار پایین ساخته می شوند. اتم های BEC بوزون اند و اتم های ماده چگال فرمیونی، فرمیون. اما این ها به چه معنی اند؟

بوزون ها می توانند همگی در یک تراز انرژی قرارگیرند. به طور کلی اگر تعداد الکترون + پروتون + نوترون اتمی عددی زوج باشد، آن اتم یک بوزون است. مثلا اتم های سدیم معمولی بوزون اند و می توانند به حالت فاز چگال بوز اینشتین ادغام شوند.

اما فرمیون ها مطابق اصل طرد پائولی نمی توانند در یک حالت کوآنتومی هم ادغام شوند. هر اتمی که تعداد الکترون ها + پروتون ها + نوترون هایش عددی فرد باشد، مثل پتاسیم – ۴۰ یک فرمیون است.

گروه جین برای مقابله با خواص ادغام ناپذیری فرمیون ها از تأثیر میدان مغناطیسی بر آنها استفاده کردند. میدان مغناطیسی سبب می شود ) فرمیونهای تنها جفت شوند. قدرت این پیوند را میدان مغناطیسی تعیین می کند. جفت های اتم های پتاسیم برخی از خواص فرمیونیشان را حفظ می کنند، ولی کمی شبیه بوزون ها عمل خواهند کرد. یک جفت فرمیون می تواند در جفت دیگری ادغام شود و جفت تازه در جفتی دیگر … تا سرانجام ماده چگال فرمیونی شکل گیرد.

در اثر این پدیده، گران روی (Viscosity) ماده به وجود آمده باید بسیار کم باشد.

مشابه این پدیده را در ابررسانایی می بینیم. در یک ابررسانا، جفت های الکترون (الکترون ها فرمیون اند) می توانند بدون هیچ مقاومتی جریان یابند. متأسفانه مطالعه و دسترسی به ابررسانا ها بسیار مشکل است. گرم ترین ابررسانای امروزی باید در دمای ۱۳۵ درجه سانتیگیراد عمل می کند و این بزرگ ترین مشکل برای مطالعه و استفاده از آنهاست. قدرت جفت شدن شگفت انگیز در حالت جدید، دانشمندان را امیدوار کرده است که بتوانند از یافته های خود درباره حالت تازه ماده، برای تولید ابررساناها در دمای اتاق استفاده کنند.

ابررساناها کاربردهای فراوانی در علوم و فن آوری فضایی دارند. برای مثال ژیروسکوپ هایی که برای هدایت فضاپیما ها در مدار استفاده می شوند، با آهن ربا های ابررسانا بسیار دقیق تر کارمی کنند. همچنین چون ابررسانا ها می توانند حامل جریان های بیشتر در اندازه های کوچکتری نسبت به یک سیم مسی باشند، حجم موتورهایی که از آنها ساخته می شود ۴ تا ۶ برابر کوچک تر از موتورهای امروزی فضاپیماها خواهدبود.

مفهوم چهار نیروی بنیادی چیست ؟

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

بین ذرات بنیادی چهار نوع نیرو عمل می کنند که آنها را نیروهای بنیادی یا اولیه می نامند.

۱) نیروی پر قدرت کوارک :

که نیروی رنگ نیز نامیده می شود از جدا شدن بیش از حد کوارکهای داخل هسته از یکدیگر و یا حتی از پرت شده آنها به خارج جلوگیری می کند . نیرونی پر قدرت کوارک یا نیروق قوی از طریق ذرات مبادله کننده یا به اصطلاح گلوئون ها انتقال می یابدکه بین کوارکها در پرواز هستند این نیرو مانند چسب پیوستگی بین کوارکها را تضمین میکند نیروی هسته ای که پروتونها و نوترونها را در هسته اتم به هم پیوسته نگاه می دارد در واقع نیروی بنیادی نیست بلکه نیرویی است که از نیروی رنگ کوارکها(یعنی قویترین نیرویی که به اشاره می شود) به دست می آید.

۲) نیروی الکترومغناطیسی:

این نیرو که صحبت از بارهای الکتریکی به میان می آید ظاهر می شود یک ذره دارای بار الکتریکی مثبت به وسیله یک ذره مثبت دیگردفع و به سوی یک ذره دارای با ر الکتریکی منفی جذب می شود این نیرو توسط فوتونها یا ذرات نوری مبادله می شود و در نتیجه این ذرات نوری که بین ذرات بار دار در پرواز هستند به یکدیگر متصل می شوند.

۳) نیروی ضعیف :

بسیاری از ذرات نسبت به هیچ یک از دو نروی یاد شده در بالا یعنی نیرونی قوی کوارک و نیروی الکترو مغناطیسی واکنش نشان نمی دهند از آن میان ذراتی هستند که فاقد با ر اکلترکی و رنگ هستن برای این گونه ذرات یک نیروی بنیادی دیگر وجود دارد که در فاصله های خیلی خیلی کم کارگر است .

روش دیگری نیز برای پژوهش در ساختا ر ماده وجود دارد : در این روش الکترونها یا پروتونهای شتابدار را با ذرات دیگر برخورد می دهند و یا باز هم بهتر از آن سنگ بناهای بسیارپر شتاب را با یکدیگر بر خورد می دهند.انرژی رها شده از این طریق ر ا می توان بعداً برای ساخت ذرات جدید که هنوز ناشناخته هستند به کار گرفت ،زیرا همان طور که می دانید انرژی را می توان به ماده تبدیل کرد . به هر حال انسان برای این کار نیاز به ذرات باردار بسیار پر شتاب دارد که این ذرات در دستگاههای که اصطلاحاَ شتاب دهنده های انر ژی بالا نامیده می شوند تولید شده و به سرعتهای بسیار بالایی شتاب می یابند.

● شتاب دهنده چگونه کار می کند؟

یک الکترون با با ر منفی جذب یک بار مثبت می وشد در حالی که یک بار منفی آن را دفع می کند با کاربرد این ویژگی می توان شتاب یک الکترون را همواره بیشتر از قبل کرد . به این ترتیب که در جلوی الکترون یک بار مثبت و در پشت آن یک بار منفی ایجاد می شود . در شبتابدهنده های خطی الکترونها یکی پس از دیگری از میان سیلندرهای فلزی متعددی به پرواز در می آیند .

با برقراری یک میدان الکتریکی متناوب می توان شرایطی ایجاد کرد که همیشه سلندری که در جلوی الکترون قرار دارد دارای با ر مثبت و سیلندر پشت الکترون دارای بار منفی باشد . سیلندری که ذره پشت سر می گذارد آن را به جلو پرتاپ می کند و سیلندری که در جلو ذره قرار دارد آن را به طرف خود جذب می کند به گونهای که ذره همواره پرشتابتر می شود و انرژی جنبشی بیشتری می گیرد . روشن است که به همین طریق می توان ذرات دیگر را نیز شتاب داد.

در شتاب دهنده های سینکروتون الکترونی که به عنوان مثال در موسسه” دسی” وجود دارد ابتدا الکترونها در یک شتابدهنده خطی شتاب گرفته آنگاه به داخل یک شتابدهنده حلقوی هدایت می شوند . قطر این شتابدهنده حلقوی بیشتر از صدها متر می شود این شتابدهنده به صورت یک تونل حلقوی است . در این تونل بسرعت الکترونها تحت تاثیر میدانهای الکتریکی (میدانهای الکتریکی چندین میلیون ولتی ) به طور مداو م افزایش می یابد و برای اینکه الکترونها از مدار حلقوی خود خارج نشوند و در این مدارها باقی بمانند پلهای مغناطیسی در مسیر تونل ایجاد شده اند .

در پایان این الکترونها ی شتابدار به طور کنترل شده از مسیر حلقوی خود خارج شده برای آزمایشهای گوناگون به کار گرفته می شوند .در این آزمایشها الکترونهای پر شتاب به سمت ذرات دیگری که اصطلاحاً “هدف ” نام دارند رانده می شوند و با آنها بر خور د می کنند ،الکترونها در مسیر حلقوی خود تا حدود سرعت نور شتاب می یابند و به عبارت دیگر در مدت یک هزارم ثانیه ۳۰۰کیلو مسافت را پشت سر می گذارند . جرم آنها در این حالت تا چندین هزار برابر افزایش می یابد .تونلهای حلقوی که در آنها امکان برخورد دادن جبهه ای یا رو در روی ذرات بسیار پر شتاب با یکدیگر وجود دارد به ویژه باری این کار مناسب و موثر هستند مجموع انرژی جنبشی ای که به این شکل از برخورد دو ذره حاصل می شود برای ایجاد ماده سنگ بناهای شناخته شده و یا ناشناس در اختیار ما قرار دارد.

● آیا ذره و نیروی اولیه وجود دارد؟

“آلبرت اینشتین ” در زمان خود تلاش بسیار کرد که تمام نیروهای طبیعی را در یک نیروی اولیه خلاصه کند .

امروز حدود ۳۰سال پس از در گذشت او فیزیکدانها موفق شده اند نشان دهنده که در درجه حرارتها و انرژیهای بسیار بالاتفاوت بین نیروی الکتروو مغناطیسی و نیروی ضعیف از بین می رود امکان دارد که در در جه حرارتها و انرژی ذره ای خیلی بالتر تفاوت بین نیروی قوی و نیروی ضعیف و همچنین تفاوت بین “لپتونها ” و “کواراکها ” نیز از بین برود به گونه ای که فقط یک ذره اولیه و یک نیروی اولیه وجود داشته با شد .

چنین روابطی را حتی با بزرگترین شتابدهنده ها نیز نمی توان برقرارکرد ولی “فرضیه وحدت نیروها ” احتمالاَ می توانسته مدت بسیار کوتاهی پس از “انفجار اولیه ” وجود داشته باشد یعنی زمانی که هنوز تمام کیهان به صورت یک گو ی آتشین فوق فشرده و دارای بار انرژی عظیمی بوده است .

در قلمرو کوچکترینها هنوز مطالب قابل پژوهش زیادی وجود دارد . مثلا فیزیکدانهای قرن ۲۱ می توانند این پرسش را مطرح کنند که آیا کوارکها و الکترونها هم از ذرات کوچکتری ساخته شده اند ؟

تا یافتن پاسخی باری پرسشهای مطرح شده در این زمینه بایدبه این نتیجه غیر قطعی اکتفا کنیم که :

۱۲ذره بنیادی اولیه یعنی نوع ۶نوع کوارک و ۶نوع لپتون وجود دارد که از آنها فقط ۳ذره در ساختار جهان نقشی را به عهده دارند

الفبای فیزیک انرژی الکتریکی

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

● بار الکتریکی

وقتی تکه ای از پلاستیک را با یک پارچه مالش دهید، نیرویی درآن بوجود می آید که می تواند اجسام سبک را به حرکت در آورد. در این حالت، تکه های پلاستیک، بار الکتریکی گرفته و باردار می شوند.

بار الکتریکی هر تکه پلاستیک، به آن انرژیی می دهد که برای مدتی در پلاستیک ذخیره می شود .به این انرژی، انرژی پتانسیل الکتریکی می گویند.

▪ دو نوع بار الکتریکی وجود دارد…

دو نوع بار الکتریکی وجود دارد که هر دو نوع آن می توان اجسام سبک را بلند کرده وجرقه تولید کند. این بارها، بار مثبت و بار منفی نامیده می شوند.

● نیروی میان بارها

میله هایی از جنس پلی تن واََََسِتات را باردار کنید وآنها را بر روی دو شیشة ساعت به حال تعادل در آورید به طوری که آزادانه بچرخند. اکنون یک میلة پلی تنی را باردار کرده وآن را به ترتیب به میله های پلی تنی واستاتی نزدیک کنید. در حالت اول، میله ها یکدیگر را دفع و در حالت دوم طرف چـپ دیده یکدیگر را جذب می کنند. بنابراین، نتیجه می گیریم که نوع بار روی دو میله متفاوت است.

● عایقها ( نا رساناها )

پلاستیک و موادی مانند آن را اجازه نمی دهند بار الکتریکی در آنها حرکت کند، عایق یا نارسانا می نامند. به الکتریسیته ای که حرکت نداشته باشد، الکتریسیتة ساکن می گویند.

● رساناها

رساناها (مانند فلزات )، موادی هستند که بار الکتریکی می تواند به طور آزادانه در آنها حرکت کند.

● ذخیره کردن بار الکتریکی

خازنها ــ خازنها، اجزایی الکترونیکی هستند که برای ذخیرة بار الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند، همچنین از خازنه برای جدا کردن جریان متناوب ( a.c )از جریان مستقیم ( d.c )استفاده می شود.

● اندازه گیری انرژی پتانسیل الکتریکی

انرژی پتانسیل الکتریکی بر حسب ولت اندازه گرفته می شود.

برای برسی این موضوع، دستگاه الکتروسکوپ وسیلة مناسبی است. در الکتروسکوپ برای آشکار کردن بار الکتریکی از یک ورقة نازک طلا استفاده می شود. این ورقه بسیار سبک بوده و به یک میلة فلزی وصل است. چنانچه بار بر روی کلاهک این وسیله قرار بگیرد ( یا به آن نزدیک شود )، ورقةطلا از میلة فلزی جدا شده وبالا می رود.

● بارها، اتمها و الکترونها

ما با این نظریه که تمام مواد از اتمها تشکیل شده اند و اتمها بسیار کوچک اند، آشنایی داریم .تا اینکه ذرة کوچکتر از اتم نیز کشف شد. این ذره بار منفی داشت و دو هزار مرتبه کوچکتر از سبکترین اتم بود و نام آن الکترون است.

تمام اتمها هستة خیلی کوچک وسنگینی در مرکز خود دارند و بار این هسته مثبت است. اگر چه هستة اتم خیلی سنگینتر از الکترونهاست امّا مقدار آن با بار الکترون برابر است. یک اتم در حا لت عادی بدون بار است، زیرا بار (+ ) هسته با بار ( ) الکترونها خنثی می شود.

● نظریة الکترونی بار الکتریکی

هر جسم ، تعداد زیادی بار مثبت ومنفی دارد. با مالش دادن ماده، تعادل میان بارها به هم می خورد وجسم باردار می شود. بنابراین، باید توجه کرد که در اثر مالش دادن اجسام، بار تولید نمی شود بلکه تعادل بارها به هم می خورد.

● بار الکتریکی در حال حرکت

به طور کلی، دو نوع الکتریسیته وجود دارد : الکتریسیتة ساکن که به وسیلة مالش ایجاد می شود و الکتریسیتة جاری که به وسیلة باتریها و مولدها تولید می شود. مـی شود. وقتی طـرف راسـت وچپ عوض حرکت الکترونها موجب ایجاد جریان الکتریکی است.

● جریان الکتریکی در سیمها

در یک سیم مسی چندین میلیون الکترون وجود دارد. اگر دو سر آن را به دو قطب مثبت ومنفی یک باتری وصل کنیم، تعدادی از الکترونها به طرف قطب مثبت سیم حرکت می کند. این حرکت الکترونها موجب ایجاد جریان الکتریکی می شود.

● کولن و آمپر

کولن و آمپر به تر تیب یکاهای اندازه گیری بار وجریان الکتریکی هستند.

بار الکتریکی بر حسب کولن اندازه گیری می شود. یک کولن بار برزگی است، به طوری که در یک کولن بار منفی، تعداد ۱۰ ^۱۸ الکترون وجود دارد.

جریان الکتریکی بر حسب آمپر اندازه گیری می شود وچون جریان الکتریکی حرکت بارهای الکتریکی است، بنابراین کولن وآمپر با هم رابطه دارند.

● پیلها و ولتاژها

پیلها دو ترمینال (قطب ) دارند که ترمین۰ال مثبت (+) ترمینال منفی ( ) نامیده می شوند.

فعالیت شیمیایی داخل پیلها موجب می شود که در ترمینال مثبت تجمعی از بارهای مثبت ودر ترمینال منفی تجمعی از بارهای منفی وجود داشته باشد.

اختلاف میان انرژی دو سر ترمینالها را اختلاف پتانسیل ( p.d ) می نامند.

● نیروی محرکة الکتریکی e.m.f

وقتی که بار الکتریکی از میان باتری می گذرد، باتری انرژی می گیرد. ودر مدار خارج از باتری مصرف می شود.

انرژی تأمین شده برای هر کولن بار الکتریکی را نیروی محرکة الکتریکی (e.m.f.) باتری می نامند. نیروی محرکة الکتریکی را بر حسب ولت ( V ) اندازه می گیرند.

● باتریها

یک باتری از به هم بستن چند پیل به یکدیگر تشکیل می شود.

برای تولید جریان های زیاد که در اتومبیلها مورد نیاز است از باتریهایی که محتوی مایعات هستند، استفاده می شود.

باتریهای سرب ــاسید نمونه ای از این باتریها هستند.اگر چه این باتریها گران قیمت هستند اما می توان آنها را پس از تخلیه، مجدداً پر کرد.

به پبلهایی که انرژی آنها را می توان توسط منبع دیگری تأمین کرد، پیلهای قابل شارژ گفته می شود.

● مدارهای الکتریکی

به کمک یک منبع تغذیة کم ولتاژ ودو قطعه سیم، لامپی را روشن کنید. این اتصال منبع به لامپ، یک مسیر بستة رسانا ایجاد می کند که الکتریسیته می تواند در آن مسیر جاری شود. این اتصال را مدار الکتریکی می نامند.

● روشن شدن دو لامپ به طور همزمان

لامپها پشت سرهم و در یک خط به هم وصل شده اند. یعنی اتصال لامپها سری است. بنابراین، جریان الکتریکی ابتدا از یکی از لامپها عبور کرده و سپس از لامپ دوم می گذرد.

دراین قسمت با استفاده از یک سیم اضافی، روش دیگری برای روشن کردن لامپها مطرح می کنیم. در این روش، لامپها به طور موازی به هم وصل می شوند وهر لامپ به طور مستقیم به باتری وصل است. دراتصال موازی، هر دو لامپ به صورت پر نور روشن می شوند، واگر یکی از لامپها برداشته شود لامپ دیگر خاموش نمی شود.

پلاسما و تاریخچه ی فیزیک پلاسما

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

اغلب مشاهده شده که نیروی الکترومغناطیسی باعث ایجاد ساختار(منظم)شده یعنی اتمها و ملکولها و جامدات کریستالی راتثبیت می نماید.درحقیقت نتایج (اثرات)نیروی مغناطیسی که بیش از همه موردمطالعه قرارگرفته اند موضوع ومبحث شیمی وفیزیک جامدات را تشکیل داده که هردومبحث برشناخت سازه های اساسأاستاتیک بسط یافته اند.

سیستم های دارای ساختار منظم انرژی چسبندگی بیشتری نسبت به انرژی حرارتی پیرامونی دارند.اگراین سازه ها در محیطی باحرارت کافی قرارگیرند تجزیه می شوند یعنی کریستال ها ذوب می شوند و نظم مولکولی به هم می ریزد .در دمای نزدیک یا بالاتر از انرژی یونیزاسیون اتمی،اتمها نیز به الکترون های با بارمنفی ویون های با بار مثبت تجزیه می شوند.این ذرات بارداربه هیچ وجه آزاد نبوده ودرحقیقت به شدت تحت تاثیر میادین الکترومغناطیسی یکدیگر قرار می گیرند.با این حال چون بارها دیگر چسبیده نیستند،ترکیب ومونتاژآنها قادر به حرکات مشترک با پیچیدگی و قدرت بالا خواهند بود.چنین ترکیبی پلاسما نامیده می شوند.

البته سیستم های دارای چسبندگی می توانند سازه وساختاربا چسبندگی بالا را نشان دهند مانند مولکول پروتئین .پیچیدگی در پلاسما به نوعی متفاوت بوده ومعمولأبه صورت موقثی وفضایی بیان می شوند.پلاسما بیشتردارای ویژگی تحریک تغییرات مختلف وضعیتهای مشترک دینامیکی است.

چون تجزیه حرارت ،قبل ازیونیزه شدن ،چسبندگی واتحاد بین اتمی رامی شکند،بیشترپلاسماهای زمینی با حالت گازشروع می شوند.در حقیقت بعضی مواقع پلاسمابه عنوان گازی تلقی می شود که به اندازه ای یونیزه شده که عملکرد پلاسما مانند از خود بروزدهد. توجه داشته باشید که عملکرد پلاسما مانند پس از بخش نسبتأکمی از گازی که یونیزه شده رخ می دهد. بنابراین گازهایی که تااندازه ای یونیزه شده اند دارای ویژگی شبیه به بیشترنشانه های خارق العاده مخصوص گازهای کاملأ یونیزه شده هستند.

پلاسماهایی که ازیونیزه شدن گازهای خنثی ناشی می شود عمدتأ حاوی تعداد مساوی ناقل های مثبت و منفی هستند. در این حالت مایعات دارای بارمخالف کاملأ به هم چسبیده و درمقیاسهای طول واقعی (ماکروسکوپی) تلاش می کنند همدیگررا خنثی نمایند چنین پلاسماهایی شبه خنثی نامیده می شوند (شبیه به خاطراینکه انحرافات کوچک ازخنثی بودن کامل اثرات مهم دینامیکی برای وضعیتهای پلاسمای خاصی دارد.)پلاسماهای غیری خنثی قوی که ممکن است بارهای فقط از یک نوع را داشته باشند،اصولاًدرآزمایشات لابراتواری رخ داده ،توازن آن ها به وجود میادین مغناطیسی شدید که حول آن مایع باردارمی چرخد بستگی دارد.

بعضی مواقع مشاهده شده که۹۵%(یا۹۹%،اینکه بخواهید چه کسی را تخت تأثیرقراردهید )ازطبیعت ازپلاسما تشکیل شده است.این نظریه دارای ویژگی دوجانبه کاملاًجالب فیزیک وتقریباً غیرممکن بودن رد کردن (یاتاییدکردن)آن است.با این حال،لازم است به وجود و عمومیت داشتن محیط پلاسما اشاره شود.در دوران اولیه جهان،همه چیز در حالت پلاسما بوده است.دردوران کنونی،ستارگان،سحابیها وحتی فضای بین ستارگان از پلاسما پرشده اند.درمنظومه شمسی نیز پلاسما به شکل بادهای خورشیدی جریان داشته و زمین نیز کاملاً توسط پلاسمایی که درمیدان مغناطیسی زمین قرارگرفته احاطه شده است.

یافتن پلاسمای زمینی نیزمشکل نیست . چنین حالاتی دررعدوبرق ،لامپهای فلورسنت ،انواع آزمایشات لابراتواری ومجموعه درحال رشد فرایندهای صنعتی رخ می دهند.درحقیقت تخلیه برق (رعدو برق ) اخیراً هسته ی اصلی صنعت مونتاژوساخت مدارات ریز (میکرو)را تشکیل می دهد.سیستم های مایع وحتی جامدی که بعضی مواقع می توانند اثرات مشترک الکترومغناطیسی که دارای ویژگی پلاسما را دارند از خود بروزدهند.مثلاًجیوه مایع دارای بسیاری ازوضعیتهای دینامیکی مانند امواج آلفن( ALFVEN ) بوده که درپلاسماهای معمولی رخ می دهد.

● تاریخچه مختصری ازفیزیک پلاسما

اگر کلبول های مختلف خون ازآن جدا شوند آنچه که باقی می ماند مایعی شفاف است که توسط دانشمندان پزشکی چک (که برگرفته از کلمه یونانی به معنای ژله یا ماده قابل شکل گیری است)پلاسما نامیده شد.جانزپورکنژ شیمیدان آمریکایی (۱۸۶۹ ۱۷۸۷)برنده جایزه نوبل اولین بارازاین اصطلاح برای تشریح یک گازیونیزه شده در۱۹۲۷استفاده نموده،لانگمورازنحوه جابجایی یونها الکترونها توسط جریان الکتریسیته به چگونگی انتقال گلبولهای سفید وقرمز توسط پلاسما پی برد.لامگوربه همراه همکارش لویی تونکس ویژگیهای شیمیایی وفیزیکی حبابهای الکتریکی دارای المان تنگستن را برای یافتن راهی برای افزایش عمرمفید تنگستن مورد مطالعه قراردادند (که این هدفی بود که نهایتاً بدست آمده).درطی فرایند وی فرضیه (غلاف پلاسما)یعنی لایه های مرزی که بین پلاسماهای یونیزه شده وسطوح جامد تشکیل می شوند را ارایه نمود.وی همچنین دریافت که مناطق ونواحی خاصی از لوله و مجرای تخلیه پلاسما دارای تغییرات نوبه ای تراکم الکترونی بوده که امروز امواج لانگمور نامیده می شوند.این مبنا و پایه فیزیک پلاسما بود.امروز تحقیقات لانگمور مبنای تئوریک بیشترروشهای فرآوری پلاسما برای ساخت مدارات مجتمع را تشکیل میدهند.پس از لانگمور تحقیقات پلاسما به تدریج دربخشهای دیگرنیز گسترش یافت که از این میان پنج بخش اهمیت خاصی دارند.

۱) توسعه و پیشرفت بخش امواج رادیویی منجر به کشف یوسفر زمین شد که لایه ای است دارای گازهای تقریباً یونیزه شده دراتمسفربالایی با قابلیت انعکاس امواج رادیویی و موید این حقیقت که اگرفرستنده بالاتراز افق قرارگیرد می تواند امواج رادیویی را منعکس نماید. متاسفانه بعضی مواقع یوسفر امواج رادیویی را جذب ومنحرف می نماید. مثلاً میدان مغناطیسی زمین باعث می شود امواج با ویژگیهای مغناطیسی پلاریزه متفاوت با سرعتهای مختلف انتشاریابند که این تاثیری است که باعث به وجود آمدن امواج سایه ای ghost signals (یعنی امواجی که قبل یا بعد از موج اصلی می رسند)می شود.جهت درک واصلاح بعضی ازنقایص درارتباطات رادیویی دانشمندان متعددی ازجمله آپلتون وبادن به طورسیستماتیک فرضیه انتشارامواج الکترومغناطیسی غیریکنواخت را ارائه نمودند.

۲) دانشمندان فیزیک نجومی خیلی سریع دریافتند که بیشتر(بخش اعظم)جهان از پلاسما تشکیل شده و اینکه درک وشناخت بهترفیزیک نجومی شناخت و درک بهترفیزیک پلاسما را می طلبد. دراین زمینه یکی از پیشگامان،هانس آلفن Hannes Alfven بود که درحدود سال ۱۹۴۰ فرضیه هیدرودینامیک مغناطیسی یا MHD را ارائه نمود که درآن با پلاسما اساساً به عنوان یک مایع هادی برخورد می شود. از این فرضیه به شکلی گسترده و موفقیت آمیز برای بررسی لکه های خورشیدی، شعله های خورشیدی، بادهای شمسی، تشکیل ستارگان و مجموعه ای از دیگر موضوعات درفیزیک نجومی استفاده شده است. دو موضوع دارای اهمیت و توجه خاص درفرضیه MHD ارتباط مجدد مغناطیسی و فرضیه دینامو ( Dynamo ) هستند. ارتباط مجدد مغناطیسی Magnetic reconnection فرآیندی است که در آن خطوط میدان مغناطیسی ناگهان تغییر ساختارداده می توانند باعث تبدیل ناگهانی بخش اعظمی از انرژی مغناطیسی به انرژی حرارتی و شتاب و تسریع برخی از ذرات باردار به انرژی بالا شده و اغلب به عنوان مکانیزم بنیادی ورای شعله های خورشیدی شناخته می شوند. درفرضیه دینامو اینکه چگونه حرکت مایع MHD باعث افزایش تولید میدان مغناطیسی ماکروسکوپی می شود و مورد مطالعه قرار می گیرد. این فرایند مهم است چون میادین مغناطیسی خورشیدی وزمینی تقریباً سریع تحلیل خواهند رفت اگرتوسط تاثیر دینامو حفظ نشوند. میدان مغناطیسی زمین حرکت هسته مذاب ،که می توان با آن به عنوان مایع MHD با تقریبی قابل قبول برخورد نمود ، حفظ می شود.

۳) تولید بمب اتمی در ۱۹۵۲ توجه همگان را تا اندازه زیادی به گداخت حرارتی هسته ای کنترل شده به عنوان منبع قدرت ممکنه برای آینده جلب نمود. ابتدا این تحقیق به صورت مخفیانه و مستقل توسط آمریکا ، روسیه و انگلستان صورت گرفت . با این حال در ۱۹۵۸ این تحقیقات علنی شده و منجر به انتشارات مقالات بسیار مهم و تاثیر گذار در اواخر دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰ شد. اگر بخواهیم دقیق تر صحبت کنیم فیزیک پلاسمای تئوریک دراین سالها ابتدا به عنوان یک روش کاملاً مبتنی بر ریاضی ارائه شد . جای تعجب نیست که (بگوییم) فیزیکدانان گداختی بیشتر با شناخت و بررسی اینکه چگونه می توان پلاسمای هسته ای حرارتی را اکثراً توسط میدان مغناطیسی به دام انداخت و بررسی نا پایداریهای پلاسما که باعث فرار (از کنترل خارج شدن ) آن می شود سروکار دارند.

۴) کشف جیمز وان آس در ارتباط با کمربند های تشعشعی اطراف زمین با استفاده از اطلاعات ارسالی توسط ماهواره اکسپلو در آمریکا در ۱۹۵۸ مبنای شروع بررسی سیستماتیک ماگنتو سفر به کمک ماهواره بوده و زمینه فیزیک پلاسمای فضایی باز نمود. دانشمندان علوم فضایی فرضیه به دام انداختن (کنترل) پلاسما توسط میدان مغناطیسی را از تحقیقات گداختی یعنی فرضیه امواج پلاسما از فیزیک یونسفری وایده ارتباط مجدد مغناطیسی به عنوان مکانیزمی برای آزادسازی انرژی و شتاب ذرات از فیزیک نجومی گرفتند.

۵) توسعه نیرو با قدرت بالا در دهه ۱۹۶۰ زمینه را برای فیزیک پلاسمای لیزری باز نمود. وقتی یک طیف لیزری با قدرت بـالا بـا هـدفـی جـامـد برخورد نماید مواد سریعاً ذوب شده و در ناحیه (مرز) بین طیف و هدف پلاسما تشکیل می شود پلاسمای لیزری ویژگیهای تقریبا خاصی (مانند تراکم های خاص جامدات ) داشته که در بیشتر پلاسماهای معمولی یافت نمی شوند. یکی از کاربردهای اصلی پلاسمای لیزری در روشی است که انرژی گداختی به کار رفته و تحت عنوان گداخت حبسی داخلی شناخته می شود. در این روش از طیفهای لیزری کاملاً تمرکز یافته برای انفجار داخلی یک هدف جامد کوچک تا زمانیکه تراکم و دمای خاص گداخت هسته ای (یعنی مرکز و هسته بمب هیدروژنی ) بدست آید . کار برد جالب دیگر فیزیک پلاسمای هسته ای استفاده از میادین الکتریکی بسیار قوی برای شتاب ذرات است که زمانی تولید می شوند که موج لیزر با شدت بالا از پلاسما عبور نماید . فیزیکدانان انرژی بالا امید دارند (بتوانند )از روشهای شتاب پلاسمابری کاهش چشمگیر ابعاد و هزینه شتاب دهنده های ذرات استفاده نمایند.

قوس الکتریکی چیست؟

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

● تاریخچه

در سال ۱۸۰۲ پتروف (V.P.Petrof) کشف کرد که اگر دو تکه زغال چوب را به قطب های باتری بزرگی وصل کنیم و آنها را به هم تماس دهیم و سپس کمی از هم جدا کنیم شعله روشنی بین دو تکه زغال دیده می شود. و انتهای آنها که از شدت گرما سفید شده است نور خیره کننده ای گسیل می دارد. قوس الکتریکی هفت سال بعد دیوی (H.Davy) فیزیکدان انگلیسی این پدیده را مشاهده نمود و پیشنهاد کرد که این پدیده به احترام ولتا قوس ولتا نامیده شود.

● آزمایش ساده

اگر بخواهیم در یک روش ساده ای ایجاد قوس الکتریکی را نشان دهیم باید دو تکه کربن را روی گیره قابل تنظیم سوار نمود (بهتر است که به جای زغال چوب معمولی میله خاصی که از کربن قوس ساخته می شود و با فشار دادن مخلوط گرافیت ، کربن سیاه و مواد چسبنده به وجود می آیند، استفاده شود).

چشمه جریان می تواند برق شهر هم باشد برای اجتناب ازاینکه در لحظه تماس تکه های کربن مدار کوتاه ایجاد شود باید رئوستایی به طور متوالی به قوس وصل شود.

معمولا برق شهر با جریان متناوب تغذیه می شود. ولی در صورتی که جریان مستقیم از آن عبور کند قوس پایدارتر است به طوری که یکی از الکترودها همیشه مثبت «آند)و دیگری همواره منفی «کاتد)است.

● ماهیت قوس الکتریکی

در قوس الکتریکی الکترودها در اثر حرارت سفید رنگ می شود. ستونی از گاز ملتهب رسانای خوب الکتریکی بین الکترودها وجود دارد. در قوس معمولی این ستون نوری بسیار کمتر از نور تکه های کربن سفید شده از آزمایش های مربوط به گرما گسیل می کنند. چون الکترود مثبت دمایش از الکترود منفی بیشتر است زود تر از بین می رود. در نتیجه تصعید شدید کربن صورت گرفته و در آن الکترود (الکترود مثبت) فرورفتگی به وجود می آید که به دهانه مثبت معروف است و داغ ترین نقطه الکترودهاست.

دمای دهانه در هوا و در فشار جو به ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد می رسد. در لامپ های قوسی سازوکارهای منظم و خود کار خاصی برای نزدیک کردن تکه های کربن با سرعت یکنواخت وقتی با سوختن از بین می روند، مورد استفاده قرار می گیرند. برای اینکه سایش و خوردگی الکترود مثبت به خاطر دمای بالایش بیشتر است،برای همین همیشه الکترود کربن مثبت کلفت تر از الکترود منفی اختیار می شود.

● دماهای بالا در قوس الکتریکی

قوس الکتریکی می تواند بین الکترودهای فلزی ساخته شده از آهن ، مس و غیره نیز بگیرد. در این حالت الکترودها به میزان زیادی ذوب و تبخیر می شوند و این عمل به مقدار زیادی آزمایش های مربوط به گرما احتیاج دارد. به این دلیل دمای مرکز الکترود فلزی معمولا کمتر از دمای الکترود کربنی است (۲۰۰۰ تا ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد).

قوسی که بین الکترودهای کربن در گاز فشرده ای قرار می گیرد (حدود ۲۰atm) بالا رفتن دمای مرکز مثبت تا ۵۹۰۰ درجه سانتیگراد یعنی دما روی سطح خورشید را ممکن ساخته است. معلوم شده است که کربن در این حالت ذوب می شود. دمای باز هم بالاتری را می توان در ستونی از گاز و بخاری که از آن تخلیه الکتریکی می گذرد، به دست آورد.

بمباران شدید این گاز و بخار با الکترون ها و یون هایی که با میدان الکتریکی قوس شتاب گرفته اند دمای ستون گاز را ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ درجه سانتیگراد می رساند. به این دلیل تقریبا تمام مواد شناخته شده در ستون قوس الکتریکی ذوب و تبخیر می شوند. و بسیاری از واکنش های شیمیایی که در دماهای پایین انجام شدنی نیستند، با قوس الکتریکی امکان پذیر می شوند. مثلا میله های چینی دیر گداز در شعله قوس به سهولت ذوب می شود.

● چگونگی ایجاد تخلیه قوس الکتریکی

برای ایجاد تخلیه قوس الکتریکی به ولتاژ زیادی احتیاج نیست با ولتاژ ۴۰ تا ۴۵ ولت بین الکترود ها می توان قوس را به وجود آورد. از طرف دیگر جریان داخل قوس زیاد است. مثلا حتی در قوس کوچک جریان به ۵ آمپر می رسد، در حالیکه در قوس های بزرگ که در مقیاس صنعتی به کار می روند جریان به صدها آمپر بالغ می شود. این به این معنا ست که مقاومت قوس پایین است و از این رو ستون گاز تابان رسانای الکتریکی خوبی است.

● یونیزاسیون گاز با انرژی قوس الکتریکی

یونش شدید گاز با قوس الکتریکی به آن دلیل امکان پذیر است که کاتد قوس الکتریکی تعداد زیادی الکترون گسیل می داد. این الکترون ها با برخورد با گاز داخل شکاف تخلیه گازی آن را یونیزه می کنند. گسیل الکترونی شدید از کاتد از آنجا ممکن می شود که خود کاتد تا دمای بسیار بالایی گرم می شود (بسته به ماده از ۲۲۰۰ تا ۳۵۰۰). وقتی که الکترودهای قوس در ابتدا تماس داده شوند تقریباً تمام گرمای ژول که از الکترود ها می گذرد در ناحیه تماس که مقاومت بسیار دارد آزاد می شود.

به این دلیل انتهای الکترودها به شدت گرم می شوند که برای گیراندن قوس به هنگام جداکردن آنها کافی است آن وقت کاتد قوس توسط جریانی که از قوس می گذرد، در حالت التهاب می ماند. در این فرایند بمباران کاتد توسط یون هایی که به آن برخورد می کند نقش اصلی را ایفا می کند.

● مشخصه جریان ولتاژ قوس الکتریکی

یعنی بستگی جریان الکتریکی در قوس الکتریکی به ولتاژ بین الکترودها ، ویژگی خاصی دارد. در فلزات و الکترولیت ها جریان متناوب با ولتاژ افزایش می یابد «قانون اهم). در صورتیکه برای رسانش القایی گازها جریان ابتدا با ولتاژ زیاد می شود، سپس اشباع شده و مستقل از ولتاژ است.

بنابر این افزایش جریان در تخلیه قوسی به اندازه مقاومت در شکاف بین الکترودها و ولتاژ بین آنها منجر می شود. برای اینکه تابانی قوس پایدار بماند رئوستا یا مقاومت الکتریکی قوی دیگری را باید به طور متوالی به آن بست.

فیزیک نظری مشکلات و راه حل ها

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

● روش استقرایی و دیفرانسیلی:

جهان بینی علمی در فیزیک نظری با کارهای گالیله آغاز شد. هرچند که تلاشهای گالیله زیربنای فیزیک را تشکیل داد، اما این تلاشها ریشه در نگرشهای جدید به پدیده های فیزیکی داشت که مهمترین آنها را می توان در آثار برونو و کپلر مشاهده کرد. برونو به طرز ماهرانه ای در آثار خود تشریح کرد که همه ی ستارگان جهان نظیر خورشید هستند. کپلر با ارائه سه قانون خود نشان داد که حرکت سیارات قانونمند است و یک نظم منطقی در حرکت، دوره تناوب و مسیر آنها وجود دارد.

گالیله آزمایشهای زیادی انجام داد تا بتواند حرکت اجسام را در یکسری قوانین کلی خلاصه کند. در این میان آزمایش سطح شیبدار گالیله از همه مشهورتر است. اما نمی توان تاثیر نگرش گالیله را در پیشرفت علم به این آزمایشها خلاصه کرد. در حقیقت گالیله نوعی نگرش منطقی به پدیده های فیزیکی داشت که تا آن زمان بی سابقه بود. این نگرش زیربنای روش استقرایی را در فیزیک تشکیل داد و بتدریج به سایر علوم گسترش یافت.

هرچند آزمایشهای گالیله از نظر کمی و کیفی با آزمایشهای امروزی قابل مقایسه نیست، اما آزمایشهای بسیار پیچیده و پیشرفته امروزی نیز از همان قاعده ی نگرش استقرایی گالیله پیروی می کنند. به این ترتیب گالیله زیر ساخت فیزیک را ایجاد کرد و نحوه ی برخورد علمی با طبیعت را نشان داد. اما نتیجه ی این تلاشها به صورت تشریحی بیان می شد.

سالها بعد نیوتن نتایج به دست آمده توسط گالیله را فرمول بندی و در قالب یکسری معادلات ریاضی ارائه کرد و ساختار فیزیک کلاسیک را مدون ساخت. قانون جهانی گرانش نیوتن دست آورد بزرگی بود. نیوتن برای توجیه پدیده های فیزیکی ” نگرش دیفرانسیلی” را جایگزین روش انتگرالی کرد. در روش انتگرالی همواره نتایج مورد نظر است. در حالیکه در نگرش دیفرانسیلی تحلیل روند رسیدن به نتایج مورد بحث قرار می گیرد و جواب های خاص را می توان از ان به دست اورد. به عنوان مثال قوانین کپلر را با قانون جهانی گرانش نیوتن مقایسه کنید. در قوانین کپلر نمی توان دوره ی گردش یک سیاره را از روی دوره ی گردش سیاره ی دیگر استخراج کرد. علاوه بر آن هر سه قانون کپلر مستقل از هم هستند. در حالیکه در قانون نیوتن می توان دوره گردش همه ی سیارات به دور خورشید را به دست آورد.

بنابراین می توان گفت گالیله روش استقرایی را به وجود آورد و نیوتن روش دیفرانسیلی را ابداع کرد. لذا تاثیر تلاشهای گالیله و نیوتن در پیشرفت علوم ممتاز و غیر قابل انکار و در عین حال بی نظیر است.

● مشکلات قوانین نیوتن

هنگامیکه نیوتن قوانین حرکت و قانون جهانی جاذبه را ارائه کرد، این قوانین از نظر منطقی با اشکالات جدی همراه بود. قانون دوم نیوتن تا سرعتهای نامتناهی را پیشگویی می کرد که با تجربه سازگار نیست. قانون دوم به صورت F=ma ارائه شده است که طبق آن نیروی وارد شده به جسم می تواند تا بی نهایت سرعت آن افزایش دهد. این امر با مشاهدات تجربی قابل تطبیق نیست. مشکل بعدی کنش از راه دور بود. یعنی اثر نیروی جاذبه با سرعت نامتناهی منتقل می شد. تاثیر از راه دور همواره مورد انتقاد قرار قرار داشت.

اما مهمترین مشکل قوانین نیوتن در قانون جهانی جاذبه وی بود و خود نیوتن نیز متوجه آن شده بود.

نیوتن دریافت که بر اثر قانون جاذبه او، ستارکان باید یکدیگر را جذب کنند و بنابراین اصلاً به نظر نمی رسد که ساکن باشند. نیوتن در سال ۱۶۹۲ طی نامه ای به ریچارد بنتلی نوشت “که اکر تعداد ستارگان جهان بینهایت نباشد، و این ستارگان در ناحیه ای از فضا پراکنده باشند، همگی به یکدیگر برخورد خواهند کرد. اما اکر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بیکران به طور کمابش یکسان پراکنده باشند، نقطه مرکزی در کار نخواهد بود تا همه بسوی آن کشیده شوند و بنابراین جهان در هم نخواهد ریخت.”

این برداشت نیز با یک اشکال اساسی مواجه شد. بنظر سیلیجر طبق نظریه نیوتن تعداد خطوط نیرو که از بینهایت آمده و به یک جسم می رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اکر جهان نامتناهی باشد و همه ی اجسام با جسم مزبور در کنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بینهایت خواهد شد.

مشکل بعدی قانون جاذبه نیوتن این است که طبق این قانون یک جسم به طور نامحدود می تواند سایر اجسام را جذب کرده و رشد کند، یعنی جرم یک جسم می تواند تا بینهایت افزایش یابد. این نیز با تجربه تطبیق نمی کند، زیرا وجود جسمی با جرم بینهایت مشاهده نشده است.

مشکل بعدی قوانین نیوتن در مورد دستکاه مرجع مطلق بود. همچنان که می دانیم حرکت یک جسم نسبی است، وقتی سخن از جسم در حال حرکت است، نخست باید دید نسبت به چه جسمی یا در واقع در کدام چارچوب در حرکت است. دستگاه های مقایسه ای در فیزیک دارای اهمیت بسیاری هستند. قوانین نیوتن نسبت به دستگاه مطلق مطرح شده بود. یعنی در جهان یک چارچوب مرجع مطلق وجود داشت که حرکت همه اجسام نسبت به آن قابل سنجش بود. در واقع همه ی اجسام در این چارچوب مطلق که آن را “اتر” می نامیدند در حرکت بودند. یعنی ناظر می توانست از حرکت نسبی دو جسم سخن صحبت کند یا می توانست حرکت مطلق آن را مورد توجه قرار دهد.

براین اساس مایکلسون تصمیم داشت سرعت زمین را نسبت به دستگاه مطلق “اتر” به دست آورد. مایکلسون یک دستگاه تداخل سنج اختراع کرد و در سال ۱۸۸۰ تلاش کرد طی یک آزمایش سرعت مطلق زمین را نسبت به دستگاه مطلق “اتر” به دست آورد. نتیجه آزمایش منفی بود. (برای بحث کامل در این مورد به کتابهای فیزیک بنیادی مراجعه کنید.) با آنکه آزمایش بارها و بارها تکرار شد، اما نتیجه منفی بود. هرچند مایکلسون از این آزمایش نتیجه ی مورد نظرش به دست نیاورد، اما به خاطر اختراع دستگاه تداخل سنج خود، بعدها برنده جایزه نوبل شد.

● نسبیت خاص

برای توجیه علت شکست آزمایش مایکلسون نظریه های بسیاری ارائه شد تا سرانجام اینشتین در سال ۱۹۰۵ نسبیت خاص را مطرح کرد. نسبیت خاص شامل دو اصل زیر است:

۱) قوانین فیزیک در تمام دستگاه های لخت یکسان است و هیچ دستگاه مرجع مطلقی در جهان وجود ندارد.

۲) سرعت نور در فضای تهی و در تمام دستگاه های لخت ثابت است.

در نسبیت سرعت نور، حد سرعت ها است، یعنی هیچ جسمی نمی تواند با سرعت نور حرکت کند یا به آن برسد.

نتیجه این بود که قانون دوم نیوتن باید تصحیح می شد. طبق نسبیت جرم جسم تابع سرعت آن است، یعنی با افزایش سرعت، جرم نیز افزایش می یابد وهر جسمی که بخواهد با سرعت نور حرکت کند باید دارای جرم بینهایت باشد. لذا قانون دوم نیوتن بصورت زیر تصیح شد.

F=dp/dt=d(mv)/dt=vdm/dt+mdv/dt

m=m۰/(۱ v^۲/c^۲)^۱/۲

بنابر این جرم تابع سرعت است و با افزایش سرعت، جرم نیز افزایش می یابد. هنگامیکه سرعت جسم به سمت سرعت نور میل کند، جرم به سمت بینهایت میل خواهد کرد و عملاً هیچ نیرویی نمی تواند به آن شتاب دهد.

از طرف دیگر طبق نسبیت جرم و انرژی هم ارز هستند، یعنی جرم جسم را می توان بصورت محتوای انرژی آن مورد ارزیابی قرار داد. بنابراین انرژی دارای جرم است. اما در نسبیت نور از کوانتومهای انرژی تشکیل می شود که آن را فوتون می نامند و با سرعت نور حرکت می کند. این سئوال مطرح شد که اکر انرژی دارای جرم است و فوتون نیز حامل انرژی است که با سرعت نور حرکت می کند، پس چرا جرم آن بینهایت نیست؟

پاسخ نسبیت به این سئوال این بود که جرم حالت سکون فوتون صفر است. در حالیکه رابطه ی جرم نسبیتی در مورد جرم حالت سکون غیر صفر بر قرار است. لذا در نسبیت با دو نوع ذرات سروکار داریم، ذراتی که دارای جرم حالت سکون غیر صفر هستند نظیر الکترون وذراتی که دارای جرم حالت سکون صفر هستند مانند فوتون. در نسبیت تنها ذراتی می توانند با سرعت نور حرکت کنند که جرم حالت سکون آنها صفر باشد.

مشکل نسبیت خاص در این است که جرم نسبیتی آن (جرم بینهایت) مانند سرعت بینهایت در مکانیک کلاسیک با تجربه تطبیق نمی کند. یعنی هیچ نمونه ی تجربی که با جرم بینهایت نسبیت تطبیق کند وجود ندارد.

علاوه بر آن در نسبیت و حتی در مکانیک کوانتوم توضیحی وجود ندارد که نحوه ی تولید فوتون را با سرعت نور توضیح بدهد. و چرا فوتون در حالت سکون یافت نمی شود. آیا فوتون از ذرات دیگری تشکیل شده است؟ اگر جواب منفی است این سئوال مطرح می شود که فوتون های مختلف با یک دیگر چه اختلافی دارند؟ در حالیکه همه ی فوتون ها با انرژی متفاوت با سرعت نور حرکت می کنند. آزمایش نشان داده است که فوتون در برخورد با سایر ذرات قسمتی از انرژی خود را از دست می دهد. حال این سئوال مطرح می شود که فرض کنیم فوتون شامل ذرات دیگری نیست، این را باید توضیح داد وقتی قسمتی از آن جدا می شود و باز هم دارای همان خواص اولیه است ولی با انرژی کمتر؟ یعنی فوتون قابل تقسیم است، هر ذره ی قابل تقسیمی باید شامل زیر ذره باشد.

واقعیت این است که فوتون در شرایط نور تولید می شود و اجزای تشکیل دهنده آن نیز بایستی با همان سرعت نور حرکت کنند و حالت سکون فوتون یعنی تجزیه ی آن به اجزای تشکیل دهنده اش.

از طرفی می دانیم جرم و انرژی هم ارز هستند، آیا این منطقی است که می توان سرعت جرم را تغییر داد اما سرعت انرژی ثابت است؟

● نسبیت عام:

نسبیت خاص دارای یک محدودیت اساسی بود. این محدودیت ناشی از آن بود که رویدادهای فیزیکی را در دستگاه های لخت مورد بررسی قرار می داد، در حالیکه در جهان واقعی دستگاه ها شتاب دار هستند. هرچند می توان در بر رسی برخی رویداد ها به دستگاه های لخت بسنده کرد، اما این دستگاه ها برای بررسی تمام رویدادها ناتوان هستند.

اینشتین در سال ۱۹۱۵ نسبیت عام را ارائه کرد و نسبیت خاص به عنوان حالت خاصی از نسبیت عام در آمد.

نسبیت عام بر اساس اصل هم ارزی تدوین شد.

● اصل هم ارزی:

قوانین فیزیک در یک میدان جاذبه یکنواخت و در یک دستگاه که با شتاب ثابت حرکت می کند، یکسان هستند.

به عنوان: فرض کنیم یک دستگاه مقایسه ای با شتاب ثابت در حرکت است. مشاهدات در این دستگاه نظیر مشاهدات در یک میدان گرانشی یکنواخت است در صورتی که شدت میدان گرانشی برابر شتاب دستگاه باشد، یعنی:

a=g باشد، در این صورت مشاهدات یکسان خواهد بود.

مهمترین دستاورد نسبیت عام توجیه مدار عطارد بود. بررسی های نجومی نشان داده بود که نقطه حضیض عطارد جابه جا می شود. بیش ار یکصد سال بود که فیزیکدانان متوجه ان شده بودند، اما نمی توانستند با قوانین نیوتن توجیه کنند. اما نسبیت عام توانست أن را توجیه کند. بنا بر نسبیت، گرانش اثر هندسی جرم بر فضای اطراف خود است. که فضا زمان نامیده می شود. یعنی جرم فضای اطراف خود را خمیده می کند و مسیر نور در اطراف آن خط مستقیم نیست، بلکه منحنی است. در سال ۱۹۱۹ انحنای فضا را اهنگام کسوب کامل خورشید با نوری که از طرف ستاره ی مورد نظری به سوی زمین در حرکت بود و از کنار خورشید می گذشت مورد تحقیق قرار دادند که با پیشگویی نسبیت تطبیق می کرد. این موفقیت بسیار بزرگی برای نسبیت بود. از آن زمان به بعد توجه به ساختار هندسی و خواص توپولوژیک فضا بررسی واقعیت های فیز یکی را به حاشیه راند.

مضافاً این که گرانش را از فهرست نیروهای اساسی طبیعت در فیزیک نظری حذف کرد. مشکلات اساسی نسبیت را می توان به صورت زیر فهرست کرد: ۱ مشکل نسبیت با مکانیک کوانتوم مکانیک کوانتوم ساختار ریز و کوانتومی کمیت ها و واکنش متقابل آنها را مورد بررسی قرار می دهد. به عبارت دیگر نگرش مکانیک کوانتوم بر مبنای کوانتومی شکل گرفته است. در این زمینه تا جایی پیش رفته که حتی اندازه حرکت و برخی دیگر از کمیتها را کوانتومی معرفی می کند. این نتایج بر مبنای یکسری شواهد تجربی مطرح شده و قابل پذیرش است. علاوه بر آن تلاشهای زیادی انجام می شود پدیده های بزرگ جهان را با قوانین شناخته شده در مکانیک کوانتوم توجیه کنند. حال به نسبیت توجه کنید که فضا زمان را پیوسته در نظر می گیرد. بنابراین نسبیت با مکانیک کوانتوم ناسازگار است.

تلاشهای زیادی انجام شده تا به طریقی یک همانگی منطقی و قابل قبول بین نسبیت و مکانیک کوانتوم ایحاد شود. در این مورد کارهای دیراک شایان توجه است که مکانیک کوانتوم نسبیتی را پایه گذاری کرد و آن را توسعه داد. اما در مورد نسبیت عام موفقیت چندانی نصیب فیزیکدانان نشده است. ۲ پیچیدگی و عدم وجود تفاهم در نسبیت پیچیدگی نسبیت موجب شده که تفاهم منطقی بین فیزیکدانان در مورد نتایج و پیشگویی های نسبیت وجود نداشته باشد. به عبارت دیگر نسبیت شدیداً قابل تفسیر است. این تفاسیرگاهی چنان متناقض هستند که حتی فیزیکدان بزرگی نظیر استفان هاوکینگ نظر خود را تغییر داد. البته این براداشتهای متفاوت از نسبیت ناشی از گذشت زمان نیست، بلکه از آغاز حتی برای خود اینشتین که نسبیت را مطرح کرد وجود داشت. به عنوان مثال: اینشتین از سال ۱۹۱۷ شروع به تدوین یک نظریه قابل تعمیم به عالم یرد.

وی با مشکلات حل نشدنی ریاضی برخورد کرد. به همین دلیل در معادلات گرانش عبارت مشهور ” پارامتر عالم ” را وارد کرد. ملاحظات وی در این موضوع بر دو فرضیه مبتنی بود. ۱ ماده دارای چگالی متوسطی در فضاست که در همه جا ثابت و مخالف صفر است. ۲ بزرگی ” شعاع ” فضا به زمان بستگی ندارد. در سال ۱۹۲۲ فریدمان نشان داد که اگر از فرضیه دوم چشم پوشی شود، می توان فرضیه اول را حفظ کرد بی آنکه در معادلات به پارامتر عالم نیازی باشد. فریدمان بر این اساس یک معادله ی دیفرانسیل به صورت زیر ارائه کرد: (dR/dt)^۲ C/R+K=۰ در واقع سالها قبل از کشف هابل در مورد انبساط فضا، فریدمان دقیقاً کشفیات او را پیش بینی کرده بود. معادله ی فریدمان معادله ی اصلی کیهان شناخت نیوتنی است و بدون تغییر در نظریه نسبیت عام نیز صادق است.

اینشتین بر همه نتایج به دست آمده توسط فریدمان اعتراض کرد و مقاله ای نیز در این باب انتشار داد. سپس حقایق را در فرضیه فریدمان دید و با شجاعت کم نظیری طی نامه ای که برای سردبیر مجله آلمانی فرستاد به اشتباه خود در محاسباتش اعتراف کرد. بیشتر مشیلات نسبیت ناشی از خواصی است که به علت وجود ماده برای فضا قایل می شوند. که در آن هندسه جای فیزیک را می گیرد. زمانی پوانکاره گفته بود که اگر مشاهدات ما نشان دهد که فضا نااقلبدسی است، فیزیکدانان می توانند فضای اقلیدسی را قبول کرده و نیروهای جدیدی وارد نظریه های خود کنند. اما نسبیت چنین نکرد و ماهیت پدیده های فیزیکی را به دست فراموشی سپرد. هرچند پدیده های فیزیکی را بدون ابزار محاسباتی، اعم از جبری و هندسی نمی توان توجیه کرد، اما فیزیک نه هندسه است و نه جبر، فیزیک، فیزیک است وبس!!! ۳ مشکل گرانش نیوتنی در نسبیت همچنان باقی است در نسبیت فضا زمان دارای انحناست. هرچه ماده بیشتر و چگالتر باشد، انحنای فضا بیشتر است.

سئوال این است که این انحنای فضا تا کجا می انجامد؟ در نسبیت انحنای فضا می تواند چنان تابیده شود که حجم به صفر برسد. برای آنکه ماده بتواند چنان بر فضا اثر بگذارد که حجم به صفر برسد، باید جرم به سمت بی نهایت میل کند. یعنی نسبیت نتوانست مشکل قانون گرانش را در مورد تراکم ماده در فضا حل کند، علاوه بر آن بر مشکل افزود. زیرا قانون نیوتن می پذیرد که ماده تا بی نهایت می تواند متمرکز شود، اما حجم صفر با آن سازگار نیست. اما نسبیت علاوه بر آن که می پذیرد ماده می تواند تا بی نهایت متراکم شود، پیشگویی می کند که حجم آن نیز به صفر می رسد.

● چه باید کرد؟

۱) مشاهدات تجربی نشان می دهد که قانون جهانی گرانش نیوتن (یا حجم صفر نسبیت) باید مجدداً مورد بررسی قرار گیرد.

۲) قانون دوم نیوتن نیاز به برسی مجدد دارد، اما نه به گونه که افزایش جرم (انرژی) را تا بی نهایت بپذیرد. جرم انرژی بینهایت در نسبیت مانند سرعت بی نهایت در م کانیک نیوتنی غیر واقعی و با مشاهدات تجربی ناسازگار است.

۳) ساختار هندسی فضا تابع چگالی ماده است که از نیروی گرانش آن ایجاد می شود. به عبارت دیگر این نیروی گرانش است که ساختار هندسی فضا را شکل می دهد، نه شکل هندسی فضا موجب ایجاد پدیده ای می شود که ما آن را گرانش می نامیم. در واقع گرانش نه تنها یک نیروی اساسی است، بلکه منشاء تولید انرژی است.

۴) در ساختار کلان حهان همان قانونی حاکم است که در کوچکترین واحدهای کمیت های طبیعت حاکم است. یعنی قوانین جهان میکروسکپی را می توان به جهان ماکروسپی تعمیم داد.

▪ نتیجه: مکانیک کلاسیک، مکانیک کوانتوم و نسبیت را باید همزمان مورد بررسی مجدد قرار داد و این کاری است که:

Theory of CPH آن را انجام داده است.

مفاهیم و قوانین مکانیک نیوتنی

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

آخرین فردی که اندیشه هایش بر نیوتن و فرمول بندی مکانیک کلاسیک تاثیر عمیق داشت، دکارت بود. با این وجود نظرات تمام کارهای دکارت در زمینه فیزیک حالت توصیفی داشت. اما همین مسائل توصیفی نیز به شدت با فیزیک ارسطویی در تضاد بود. به همین دلیل نخست مکانیک گالیله ای بیان کرده و آنگاه فیزیک دکارتی آورده شده است تا با مقایسه ی آنها با کارهای نیوتن، ارزش و اهمیت کار نیوتن بهتر مشخص شود.

● مکانیک گالیله ای

پس از کپرنیک و کپلر که در نجوم تحولات را آغاز کردند، گالیله مسئولیت انتقال تاریخی از نجوم به فیزیک را به عهده گرفت. گالیله از جاذبه مطرح شده در قانون سوم کپلر جاذبه و شتاب را استنتاج کرد که از یک سو به حرکت غیر دایروی و سرعت نایکنواخت اجرام سماوی باز می گشت و از سوی دیگر به چند و چون سقوط اجسام در زمین ارتباط داشت. یک طرف نجوم و طرف دیگر قوانین فیزیک. تعریف ” شتاب یعنی تغییر سرعت در مقدار و یا جهت ” شیرازه نظریه گالیله بود که به نظر متاخرین در این باب متفاوت بود. نظریه قدما می گفت که حرکت طبیعی اجسام سماوی دایره است و حرکت اجسام زمینی خط مستقیم و اگر جسم زمینی را به حال خود بگذاریم کم کم خواهد ایستاد. گالیله اما می گفت که هر جسمی فارغ از سماوی یا زمینی اگر نیروی خارجی بر آن اعمال نشود در حرکت مستقیم خود با سرعت ثابت ادامه خواهد داد و نیروی اعمالی می تواند در راستا و یا در سرعت آن جسم تغییر حاصل کند که در هر دو صورت شتاب نامیده می شود. همچنین او قانون شتاب را کشف کرد و آن مثال معروف سقوط پر و گلوله در خلاء در اثبات همین موضوع است. او در این مورد دست به یک تصور علمی زد و فرض کرد که اگر بتوان ستونی بدون هوا ایجاد کرد این دو جسم در یک زمان و با یک سرعت به زمین خواهند رسید. این امر محقق نشد مگر زمانی که در تاریخ ۱۶۵۴ ماشین تخلیه هوا اختراع شد و صحت نظر گالیله تائید شد. در همان زمان این امکان نیز به وجود آمد تا شتاب جاذبه زمین اندازه گیری شود. او قوانین حرکت پرتابی را که اکنون به عنوان یک مسئله کلاسیک در دبیرستان ها تدریس می شود را نیز کشف کرد .

● دکارت و مفهوم حرکت

در باب فیزک دکارت و مفهوم حرکت از دیدگاه او کمتر سخن گفته اند . گویی فیزیک دکارت با آنهمه اهمیت و تاثیرش بر آراء اندیشمندان بزرگی , همچون ایزاک نیوتن , در مقابل دیگر افکار او همچون تصورات فطری و دوگانه انگاری ذهن کمتر مورد توجه بوده است .

فیزیک و شالوده های آن نزد دکارت نقشی محوری داشتند . هر چند امروزه احتمالاً او را بیشتر با مابعدالطبیعه ذهن و بدن یا برنامه و روش معرفت شناسی اش میشناسند. در قرن هفدهم میلادی لااقل به یک اندازه , فیزیک مکانیکی و مکانیک جهان هندسی در حرکت که نقش بسیاری در مقبولیت او نزد اندیشمندان معاصرش داشت , شاخته شده بود.

● پیش زمینه های تاریخی

دکارت در جریان مخالفت با فلسفه مدرسی به هیچ وجه تنها نبود . آنزمان که دکارت در مدرسه فیزیک می آموخت حملات متعددی اندیشه های مختلف فلسفه طبیعی ارسطو را هدف قرار می داد . اما مهمترین امر در فهم فیزیک دکارت مسئله احیاء اتمیسم سنتی بود . در برابر دیدگاه ارسطویی، اتمیستهای سنتی از جمله , دموکریتوس , اپیکور , لوکرسیوس سعی می کردند تا رفتار ویژه اجسام را نه بر حسب صورتهای جوهری , بلکه بر حسب اندازه , شکل و حرکت اجسام کوچکتری بنام اتم تبیین نمایند. اتمهایی که در فضای خالی به حرکت واداشته شده اند . در قرن شانزدهم در باب اندیشه اتمیستی به طور گسترده ای بحث میشد. بطوریکه در اوایل قرن هفدهم می توان تعداد قابل توجهی از طرفداران آن از جمله نیکولاس هیل , سباستین باسو , فرانسیس بیکن , و گالیلو گالیله را نام برد . پس از تمام اینها , فیزیک دکارت نقطه پایانی بر این مباحث گذاشت که کاملا با جهان اتمیستها بیگانه بود . دکارت اعتقاد به وجود اتمهای جدا از هم و فضاهای خالی را که مشخصه فیزیک اتمیستی بود کنار گذاشت .

● جسم و امتداد

فلسفه طبیعی دکارت با مفهوم جسم آغاز می شود . البته امتداد , ذاتی جسم یا جوهر جسمانی است . یا آنگونه که در ” اصول ” اصطلاح فنی آنرا بکار میگیرد , امتداد صفت اصلی جوهر جسمانی است . از نگاه دکارت , همچون دیگر بزرگان , علم ما به جواهر نه بصورت مستقیم بلکه از طریق عوارض , صفات و کیفیات , و . . . آنها ست . به همین دلیل در ” اصول ” مینویسد : ” گرچه هر صفتی برای اینکه شناختی از جوهر به ما بدهد به تنهایی کافی است , اما همین یک صفت در جوهر هست که طبیعت و ذات جوهر را تشکیل میدهد و همه صفات دیگر تابع آن است . مقصود من امتداد در طول و عرض و عمق است که تشکیل دهنده طبیعت جوهر جسمانی است یا اندیشه که تشکیل دهنده طبیعت جوهر اندیشنده است . زیرا همه صفات دیگری که به جسم نسبت دارد منوط به امتداد و تابعی از آن است . و نیز . . . ” این ویژگی خاص , امتداد برای جسم و اندیشه برای نفس است . همه دیگر تصورات و مفاهیم به این صفت خاص باز میگردند .تا آنجا که بواسطه صور امتداد است که ما اندازه , شکل و حرکت و دیگر صفات جسم را درک میکنیم . و همینطور به واسطه مفهوم اندیشه یا فکر است که قادر به درک اندیشه های خاص خود هستیم . تصور امتداد بسیار نزدیک به تصور جوهر جسمانی است , بطوریکه دکارت اذعان میدارد که ما قادر به درک مفهوم این جوهر فارغ از صفت اصلی آن نیستیم . دکارت در” اصول ” اینگونه مینویسد : ” تصور جوهر جسمانی بصورتی متمایز از کمیت خویش , تصوری مبهم از یک چیز غیر جسمانی است . گرچه بعضی این موضوع را به نحو دیگری بیان میکنند , اما من در هر حال فکر می کنم که نحوه تلقی آنها غیر از آن چیزی باشد که هم اکنون گفتم . زیرا وقتی جوهر را از امتداد و کمیت انتزاع میکنند , یا مقصودشان از جوهر لفظی است که دلالت بر چیزی ندارد یا تقریباً تصور مبهمی از جوهری غیرجسمانی در ذهن خود دارند که آن را بغلط به جسم نسبت می دهند و تصور حقیقی خود را از آن جوهر جسمانی به امتداد معطوف می کنند که در عین حال از نظر آنان عرض نامیده میشود . بنابراین می توان بسهولت دریافت که الفاظ آنها با افکارشان مطابقت ندارد . ”

دکارت به حرکات , حالات و اشکال که اجسام می توانند دارای آنها باشند , قائل میگردد . بدین ترتیب , رنگها , مزه ها , گرما و سرما در واقع در اجسام وجود ندارند بلکه آنها تنها در ذهنی که آنها را ادراک میکند موجود اند . البته مهم است که بدانیم آن هنگام که دکارت ذات یا جوهر جسم را امتداد انگاشت , قائل به جوهر به آن دقتی که مدرسیان معاصرش قائل بودند , نبود .

خلاصه اینکه تمایز میان یک جوهر و عوارض آن در مابعدالطبیعه مدرسی یک اصل است . ( مثلاً , انسان ذاتاً یک حیوان ناطق است که با از دست دادن هرکدام از صفات حیوان یا ناطق دیگر انسان نیست ) ؛ اما عوارض غیر ذاتی نسبت کاملاً متفاوتی با جوهر دارند , بطوریکه با از بین رفتن آنها تغییری در طبیعت جوهر رخ نمیدهد . حال , بعضی از آن عوارض مجموعه ای از آن چیزهایی هستند که تنها در انسان یافت میشود .

نزد دکارت تمام عوارض یک جوهر جسمانی باید بوسیله ذاتشان که همان امتداد است فهمیده شوند . هیچ چیز در جسم وجود ندارد که توسط ویژگی ذاتی امتداد قابل درک نباشد . بدین ترتیب اجسام دکارتی , اجسامی هندسی هستند که در خارج از ذهنی که آنها را ادراک می کند وجود دارند .

● حرکت

حرکت در فیزیک دکارت امری کاملاً تعیین کننده است . همه آنچه درجسم وجود دارد امتداد است , و تنها طریق برای اینکه جسمی از جسم دگر قابل تفکیک جلوه کند , حرکت است . بدین ترتیب , آنچه باعث تعیّن اندازه و شکل اجسام منفرد می گردد حرکت است و بدینسان حرکت , محوری ترین اصل تبیینی در فیزیک دکارت است .

باید توجه داشت که نظریه هندسی جسم به عنوان امتداد , ذاتاً جهانی ایستا را بر ما عرضه می دارد . اما واضح است که حرکت یک واقعیت است , و ماهیت آن را باید بررسی کرد . با این همه , ما باید فقط حرکت مکانی را بررسی کنیم . زیرا دکارت تصریح می کند که هیچ نوع دیگری از حرکت برای او قابل تصور نیست.

در عرف عام , حرکت ” عملی است که با آن جسمی ازمکانی به مکانی دیگر عبور میکند ” و در مورد یک جسم مفروض می توانیم بگوییم که این جسم , بر حسب نقاط مرجعی که اختیار میکنیم , در عین حال هم متحرک است و هم غیر متحرک . کسی که کشتی متحرکی سوار است نسبت به ساحلی که آن را ترک گفته است متحرک است , ولی در عین حال نسبت به اجزاء کشتی در حالت سکون است .”

حرکت به معنای اخص عبارت است از ” انتقال یک جزء ماده یا یک جسم از مجاورت اجسامی که در تماس مستقیم با آن اند . و ما آنها را در حال سکون تلقی میکنیم , به مجاورت اجسام دیگر ” . در این تعریف تعبیرات ” جزء ماده ” و ” جسم ” را باید به معنای چیزی گرفت که در معرض حرکت انتقالی واقع می شود , ولو اینکه مرکب از اجزاء کثیری باشد که دارای حرکات خاص خویش اند و کلمه ” حرکت انتقالی ” را باید مبین این معنی دانست که حرکت در جسم مادی است و نه در فاعلی که آن را حرکت می دهد . حرکت و سکون صرفاً حالات مختلف یک جسم اند . به علاوه تعریف حرکت به عنوان حرکت انتقالی جسمی از مجاورت اجسام دیگر متضمن این معنی است که شیء متحرک فقط یک حرکت می تواند داشته باشد ؛ در حالی که اگر از کلمه ” مکان ” استفاده می شد , می توانستیم به یک جسم واحد حرکات متعددی نسبت دهیم , زیرا مکان را میتوان نسبت به نقاط مرجع متفاوتی لحاظ کرد . بالاخره در تعریف , کلمات ” و ما آنها را در حالت سکون تلقی میکنیم ” معنای کلمات ” اجسامی که در تماس مستقیم با آن اند ” را محدود میکند.

دکارت جهت زدودن ابهام از چهره حرکت مدرسی دست به تعریف دقیق خود از حرکت میزند . او با توجه به وضوح مفهوم عرفی حرکت , آنرا هندسی لحاظ میکند تا از گرفتار شدن در کلاف تعاریف گمراه کننده مدرسی بپرهیزد . بعدها دکارت در ” اصول ” با کوشش در نظام مند نمودن اندیشه اش سعی میکند به مفهوم حرکت , با توجه به تعریفی که نزد عوام بکار میرود روشنی ببخشد : ” اما حرکت ( یعنی حرکت مکانی , زیرا من حرکت دیگری نمی توانم تصور کنم و گمان نمی کنم بتوان حرکت دیگری در طبیعت تصور کرد ) به معنی معمولی کلمه چیزی نیست جز عملی که جسم با آن از مکان به مکان دیگر میرود . ” دکارت تعریف دیگری از حرکت را جهت روشنایی بخشیدن به مفهوم مکان پیشنهاد میکند . در ” اصول ” اصل ۲۵ مینویسد : ” اما اگر عادت عمومی را رها کنیم و به حقیقت ماده توجه کنیم اجازه دهید ببینیم بر اساس حقیقت شیء از حرکت چه میتوان فهمید . برای اینکه طبیعت مشخص حرکت را تعیین کنیم , میتوان گفت حرکت عبارت است از : انتقال جزئی از ماده یا از یک جسم از کنار اجسامی که بدون فاصله با آن اتصال دارند و ما آنها را در سکون تلقی می کنیم به کنار اجسام دیگر . مقصود من از ” یک جسم ” یا ” جزئی از ماده ” تمام آن چیزی است که یکجا و بر روی هم تغییر مکان میدهد ؛ گر چه ممکن است این جسم خود مرکب از اجزاء بسیاری باشد که فی نفسه حرکات دیگری داشته باشند . من این عمل را انتقال مینامم نه نیرو یا فعلی که انتقال می دهد , تا نشان دهم که حرکت همیشه در شیء متحرک است نه در محرک . زیرا به نظر من این دو دقیقاً از هم تفکیک نشده اند . علاوه بر این , من چنین درک می کنم که حرکت حالتی از شیء متحرک است و نه یک جوهر ؛ درست همانطور که شکل حالتی از شیء متشکل و از اصل سکون حالتی از شیء ساکن است . ”

● علم و ایمان

▪ گالیله عامل جدایی علم و دین

می گویند گاوس، ریاضیدان بزرگ آلمانی وقتی خبر از مشاهده سیاره هشتم در منظومه شمسی داد، هگل، فیلسوف پرآوازه هموطنش، در اعتراض و تمسخر پاسخ داد چنین چیزی از محالات است. ساختار منظومه شمسی با هفت سیاره به کمال خود رسیده و وجود سیاره هشتم قابل تصور نیست!

استیلمن دریک ، استاد ممتاز تاریخ علم در دانشگاه تورنتوی کانادا و نویسنده کتاب مشهور «زندگی نامه علمی گالیله» معتقد است از آنجا که فلسفه به مثابه رویکردی به تبیین جهان، به لحاظ ترتیب زمانی میان دین و علم می نشیند، پس طبیعی است که فلسفه در ابتدا دنباله رو دین و راهبر علم بوده باشد. دریک در بررسی این اپیزود تراژیک از سرگذشت علم، فرآیند استقلال فرزند معنوی فلسفه _ یعنی علم _ را در کانون تحلیل های خویش قرار می دهد. او گالیله را سرآغاز این زایش دردناک می داند.

گالیلئو گالیله ای ( ۱۵۶۴ ــ ۱۹۴۲ ) بزرگ ترین فرزند خانواده بود و شش خواهر و برادر داشت. پدرش موسیقیدانی بااستعداد بود. گالیله تحصیلاتش را در مدرسه ای در فلورانس آغاز کرد و سپس به دانشگاه پیزا رفت. سال ها بعد در یادداشتی نوشت که از همان ابتدای فراگیری فلسفه طبیعی ارسطو در اینکه سرعت سقوط اجسام واقعا متناسب با ابعاد آنها باشد، تردید داشته است. او دیده بود که دانه های تگرگ با اندازه های بسیار متفاوت با آنکه همه سقوط را تقریبا از یک ارتفاع و همزمان آغاز کرده اند با هم به زمین می خورند. گالیله در جلساتی به اصول اقلیدس علاقه مند شد، در نتیجه به رغم خواست پدر برای اتمام دوره پزشکی، ریاضیات و فلسفه خواند و در سال ۱۵۸۵ بی آنکه درجه ای کسب کرده باشد دانشگاه را رها کرد.

پس از ترک دانشگاه چند سالی به تدریس خصوصی ریاضیات پرداخت و در ۱۵۸۶ نخستین رساله علمی خود را درباره تعادل هیدروستاتیکی نوشت. در اواخر سال ۱۵۸۷ روش هوشمندانه و مفیدی برای تعیین مرکز ثقل بعضی جامدات کشف کرد که از ارشمیدس فراتر می رفت و آوازه گالیله را به خارج از ایتالیا می رساند. در سال ۱۵۸۸ آکادمی فلورانس از گالیله دعوت کرد تا درباره محل، ابعاد و طبقات جهنم، چنان که در دوزخ دانته آمده بود، برای اعضای آکادمی سخنرانی کند. در سال ۱۵۸۹ به کرسی استادی ریاضیات دانشگاه پیزا دست یافت.

گالیله تفاوت اساسی رهیافت ارسطویی با روش خودش را در آخرین کتابش چنین توضیح داده است:

ارسطو می گوید که گلوله ای به وزن صد پوند که از ارتفاع صد زراع رها شده باشد قبل از اینکه گلوله ای یک پوندی به اندازه یک زراع سقوط کند به زمین می رسد. من می گویم که هر دو گلوله همزمان به زمین می رسند. شما اگر آزمایش کنید خواهید دید که گلوله بزرگ تر در انتهای مسیر فقط دو بند انگشت از گلوله کوچک تر جلو افتاده است. حالا شما می خواهید نود و نه زراع ارسطو را پشت این دو بند انگشت پنهان کنید.

دشمنان نوآوری حتی کوچک ترین اشتباه مرا به خطای کبیره تعبیر می کنند، چنان که گویی آدمی بهتر است هم رنگ جماعت به خطا برود تا آنکه یک تنه راه استدلال درست را بپیماید.

در قبال نظریه کپرنیک به نقل از یکی از دوستانش می گوید: انجیل به ما می گوید که چگونه به سوی عرش اعلی حرکت کنیم نه آنکه عرش اعلی خود چگونه حرکت می کند.

گالیله یک پرگار هندسی و نظامی اختراع کرد که در حل یک مسئله عملی توپخانه کاربرد داشت و بعدها از آن در حل تقریبی تمام مسائل ریاضی عملی قابل تصور در آن زمان استفاده شد. یک دستگاه گرمان ها نیز ساخت که در پزشکی به کار برده شد. در سال ۱۶۰۳ گالیله چندین مسئله حرکت روی سطوح شیبدار را حل کرد و به بررسی شتاب پرداخت. در ۱۶۰۴ روشی ابداع کرد تا بتواند آهنگ تغییر مسافت را در حرکت شتابدار عملا اندازه بگیرد.

از زمان قدیس آکویناس تا گالیله در حدود ۴ قرن دانایی در اروپا زیر سایه ارسطو بود. اگر کسی می خواست بداند، راهش این بود که کتاب های ارسطو را به دقت بخواند، تفسیرهایی را که بر آثار ارسطو نوشته شده بود مطالعه کند تا منظور او را در بندهای دشوار بفهمد. فلسفه و دانش یکی بودند. ارسطو در آثار متعددی به فلسفه طبیعی (فیزیک) پرداخته، اما اصول علوم فیزیکی را در کتاب، مابعد الطبیعه (متافیزیک) بیان کرده بود. هدف اصلی فلسفه ارسطو تعمق در علل پدیده ها و پی بردن به منظور غایی از همه رویدادهای طبیعت است. انواع علت ها عبارتند از ماده، صورت، فاعل و غایب. در کیهان شناسی ارسطو بر آن بود که ورای عناصر در بعد که تغییرپذیرند، جوهر پنجمی هست که تغییرناپذیر است. کیهان شناسی ارسطویی در مقابل نجوم بطلمیوسی تاب آورد و دچار تغییری نشد اما در مواجهه با نجوم کپرنیکی که خود زمین را در حرکت می دانست نتوانست دوام بیاورد.

سپس در تاریخ فرهنگ اروپا سه متفکر سرشناس ظهور کردند که فلسفه طبیعی ارسطو را بی حاصل اعلام کردند؛ فرانسیس بیکن در انگلستان، گالیله در ایتالیا و رنه دکارت در فرانسه. ارسطو دانش را به علمی و عملی یا اپیستمه و تخنه تقسیم می کرد. انقلاب علمی به طور عمده عبارت بود از زدودن این وجوه تمایز و پیوند میان آنها، در واقع جست وجوی قوانین به جای جست وجوی علت ها. گالیله درباره آینده فلسفه نوشته است: خود فلسفه به یقین از مجادلات ما منتفع خواهد شد، زیرا اگر معلوم شود تصورات ما درست بوده اند، موفقیت های جدیدی حاصل خواهد شد و اگر غلط باشند، ابطال آنها به معنی تأیید بیشتری بر نظریه های قبلی است. پس نگرانی خود را برای بعضی فلاسفه نگه دارید؛ به کمکشان بیایید و از آن دفاع کنید. و اما علم، هیچ راهی جز پیشرفت ندارد.

گالیله هم مانند بیکن و دکارت در آرزوی فلسفه جدیدی بود که بتواند جای سخن پردازی های مکتب ارسطو را بگیرد، اما برخلاف آن دو این نوع فلسفه در نظر او متعلق به آینده ای دور بود. نخستین نشانه های علم در قرن شانزدهم بیرون از دانشگاه ها ظاهر شد. فلسفه طبیعت از پیش به شدت سازمان یافته و کامل بود و هر تغییری در آن به تغییر ما بعدالطبیعه می انجامید و بر باقی فلسفه تأثیر می گذاشت. به این ترتیب علم اصولا اگر قرار بود پیشرفتی حاصل کند بایستی مستقل از فلسفه پیش می رفت.

در اکتبر ۱۶۰۴ یک ابرنواختر در آسمان شب پدیدار شد. بنابه اصول بنیادی ارسطو وقوع هیچ تغییری در آسمان هرگز ممکن نبود، چون همه چیز های آن از ماده تغییر ناپذیری به نام اتر ساخته شده است. گالیله سه سخنرانی عمومی درباره ستاره جدید برگزار کرد و نشان داد که جای این ستاره باید در آسمان باشد. یعنی که ارسطو به کلی در اشتباه بوده است. امروزه فهمیدنش سخت است که روزگاری اگر یک ریاضیدان محض می توانست ثابت کند که آسمان واقعا تغییر می کند چه تیشه ای به ریشه فلسفه طبیعی زده بود!

کرمونینی به نمایندگی از طرف فلاسفه اعلام کرد که قواعد معمولی اندازه گیری در روی زمین را نمی شود در مورد فواصل بسیار دور به کار برد. گالیله در پاسخ گفت برای ریاضیدان فرقی نمی کند که چیزی که مشاهده می شود جوهر پنجم باشد یا پوره سیب زمینی، چون ماهیت این چیز را فاصله اش تغییر نمی دهد.

در سال ۱۶۰۹ ابزاری در هلند اختراع شد که اجسام دور دست را نزدیک نشان می داد. گالیله سرانجام توانست تلسکوپی بسازد که اجسام را بیست بار جلوتر می آورد. در حالیکه فیلسوفان طبیعت افلاک را بی نقص می دانستند و بر کرویت کامل اجرام آسمانی اصرار داشتند، گالیله در شب هایی که آسمان صاف بود چیزهایی در ماه دید که آنها را به درستی کوه ها و گودال های آتشفشانی تعبیر کرد. یک سال بعد نیز چهار قمر کشف کرد که به دور مشتری می گشتند و این ناقض تصور فیلسوفان طبیعت بود که می گفتند زمین مرکز تمام حرکات آسمانی است. در رم پدرکلاویوس اظهار کرد که به عقیده او همه چیز های جدیدی که دیده شده اند در عدسی ها بودند نه در آسمان. دلیلی ندارد چیزی که در شیشه های خمیده دیده می شود در جایی جز در خود آن عدسی ها وجود داشته باشد. چون اگر عدسی ها را از مقابل چشم برداریم آن چیز هم ناپدید می شود. اما کرمونینی هرگز نپذیرفت که با تلسکوپ به آسمان نگاه کند. از نتایج آزمایش های اپتیک گالیله معلوم می شد که اگر ماه کره کامل باشد بازتاب نور خورشید از آن را فقط به صورت یک نقطه روشن می دیدیم.

گالیله کوه هایی را در ماه اندازه گرفته بود که ارتفاعشان به چهار مایل هم می رسید. اما فلاسفه دینی برای آن که برسر حرف خود مبنی بر کرویت و هموار بودن سطح ماه بمانند اظهار کرده بودند که سطح ماه پوشیده از بلور شفافی است که گالیله کوه ها را در زیر آن دیده و به غلط گمان کرده است که روی آنند. بدین ترتیب روش گالیله در شکل گیری فیزیک امروزی اهمیت اساسی داشت و همانی بود که موجب شد علم و دین سرانجام راه هایشان را از هم جدا کنند.

گالیله تحقیقات خود را ادامه داد و رساله ای تحقیقی نوشت که در آن به این نتیجه رسیده بود که کهکشان راه شیری متشکل از بسیاری ستاره است که زمین نیز در آن مجموعه قرار دارد. تا این جای این کشف مشکل شرعی برای کلیسا وجود نداشت چون هنوز نظر اصلی این بود که زمین مرکز دنیاست و همه ستاره ها دور زمین می گردند و به همین لحاظ محبوبیت گالیله در سراسر اروپا گسترش یافت بدون اینکه کلیسا با او دشمن باشد. در ۱۶۱۱ گالیله به رم رفت و نتیجه تحقیقات او مورد تایید قرار گرفت و از او تقدیر شد. در همان زمان گالیله با کاردینال مافیو باربرینی آشنا شد که در پرونده گالیله از حامیان اصلی او بود. در همان جلسه و در میهمانی شامی که به افتخار گالیله برپا شده بود یکی از نجیب زادگان از نظریات گالیله و تعالیم انجیل و کلیسای کاتولیک پرسید و گالیله در جواب گفت: شاید انجیل بگوید که انسان چگونه به بهشت می رود، اما جوابی ندارد که بگوید بهشت به کجا می رود. همین مسئله و صحبت هایی که از او در بیرون درز کرد باعث شد تا گالیله با کلیسا سرشاخ شود. در جلسه دادگاه که به جرم ارتداد برگزار شده بود، گالیله پس از درخواست بخشش با پای خود بر زمین زد و گفت: اما من می دانم که تو می چرخی! دو باره گالیله به رم احضار شد تا درباره نظریات کوپرنیک صحبت کند و به دادگاه پاسخگو باشد. جرم بزرگ او به دو اتهام بازمی گشت:

زمین به دور خورشید می گردد

و اینکه زمین دور خود نیز می چرخد.

هر دو مخالف با گفته کلیسا بود. باربرینی در همان زمان به مقام پاپ رسید و گالیله پیش او می رفت و با او از کشفیات خود سخن می گفت بدون اینکه کوچک ترین اشاره ای به مطالعات و نظریات کوپرنیک داشته باشد. در همان زمان و در نتیجه کار کمیته تحقیق کلیسا گالیله از نوشتن درباره یافته های علمی خود ممنوع شد. در ۱۶۳۳ او را به رم فراخواندند تا در دادگاه نهایی خود شرکت کند. در ابتدای محکمه به او گفتند که تا آخر عمر حق تدریس ندارد اما گالیله دو نامه از دوستان کشیش خود داشت که با نظریات او موافق بودند. از آنجایی که هر دو کشیش از دنیا رفته بودند دادگاه نامه ها را فاقد اعتبار دانست. نتیجه نهایی دادگاه این بود که گالیله به حبس ابد محکوم شده و روانه زندان شود. پس از آن گالیله یک دور شکنجه شد تا مامورین تحقیق مطمئن شوند که او حرف خود را درباره حرکت زمین به دور خورشید و چرخش زمین را پس گرفته است. به دلیل کهولت سن او را به زندان نفرستاده و در منزل مسکونی خود او را زندانی کردند. هر چه درخواست کرد که پزشک یا دارو به او داده شود مخالفت شد حتی کشیش و کاردینال آرچتری که از دوستان گالیله بودند، پادرمیانی کردند اما تغییری حاصل نشد.گالیله در حین دست و پازدن با بیماری درگذشت. در سال ۱۹۹۸ و پس از گذشت حدود ۴۰۰ سال واتیکان حکم بخشش گالیله را صادر کرد تا روح او از سرگردانی آزاد شده و راهی بهشت شود.

آمپر متر چیست؟

سه شنبه, آگوست 30th, 2011 | نویسنده : admin |

$title%

● ریشه لغوی

لغت 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 نمی توانیم الکترونها یا پروتونها را دیده یا لمس کنیم. به همین دلیل نمی توانیم 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 می دهد، ولی دو نقص اصلی دارد. اول اینکه نمی تواند 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 می توان از آن استفاده کرد. اگر مقدار شدت جریان خیلی کم باشد، لامپ روشن نمی شود و اگر شدت جریان خیلی زیاد باشد، لامپ می سوزد. 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 می دهد، آمپرمتر (ammetr) نامیده می شود.

● طرز کار آمپرمتر

آمپرمتر مقدار شدت جریانی را که از آن می گذرد، بوسیله یک عقربه که در روی صفحه درجه بندی شده حرکت می کند، نشان می دهد. میزان انحراف عقربه آمپرمتر با تعداد الکترونهایی که از این دستگاه می گذرند، نسبت مستقیم دارد. یعنی نشان می دهد که چه مقدار بار الکتریکی در ثانیه از آن عبور می کند.

● طرز استفاده از آمپرمتر

آمپرمتر از خیلی جهات شبیه کنتور آب است که میزان آب مصرف شده منازل را اندازه می گیرد. 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 می شود، 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 می گویند. 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.

۱) نیروی خارجی را که به مدار وارد می شود، قطع کنید.

۲) آن قسمت از مدار را که آمپرمتر در آن قرار دارد، باز کنید یا ببرید.

۳) انتهای مثبت آمپرمتر را به سیمی که به قطب مثبت پیل می رود، وصل کنید.

۴) انتهای منفی آمپرمتر را به سیمی که به قطب منفی پیل می رود، وصل کنید.

مراحل ۴ , ۳ (که عبارتند از انتقال مثبت به مثبت ، منفی به منفی) را دقت در پلاریته می نامند و این امر مهم است. زیرا دستگاه اندازه گیری آمپرمتر شدت جریان را در یک جهت نشان می دهد. اگر دستگاه اندازه گیری را بطور عکس در مدار قرار دهیم، چون جریان در جهت عکس (که مناسب آمپرمتر نیست) از آن می گذرد و انحراف عقربه بوجود می آید که باعث شکسته شدن یا خم شدن آن می گردد. 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 می دهند. این امر بدان دلیل است که مقداری از انرژی که در مدار جریان دارد، برای بکار انداختن آمپرمتر مصرف می شود 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 می خوانید، تقریبی است. دستگاه اندازه گیری درست است که حدود خطای آن ۰± در صد اندازه واقعی باشد. یعنی اگر شدت جریان اصلی ۱۰۰ آمپر باشد، روی دستگاه آمپرمتر حدود ۹ تا ۱۰ آمپر را می خوانید.

●بکار بردن آمپرمتر

۱) 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 می تواند اندازه بگیرد. در مورد این آزمایش می توانید فرض کنید که آمپرمتر دارای توانایی کافی برای اندازه گیری شدت جریان می باشد.

۲) فیش قرمز را به جک قرمز و فیش سیاه را به جک سیاه وصل کنید.

۳) مطمئن شوید که به مدار انرژی داده نمی شود. 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).

۴) با جدا کردن سیم رابط بین T۲ و T۱ مدار را باز کنید. با قرار گرفتن آمپرمتر بین این دو نقطه مدار کامل می شود.

۵) با رعایت پلاریته ، فیش سیاه را به T۱ و فیش قرمز را به T۲ 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.

۶) کلید مدار را ببندید و درجه ای را که آمپرمتر نشان می دهد بخوانید. همیشه از روبرو به صفحه درجه بندی شده آمپرمتر نگاه کنید و هیچوقت تحت هیچ زاویه ای درجه آمپرمتر را نخوانید.

۷) درجه ای را که خوانده اید، یادداشت کنید.

۸) کلید مدار را باز کنید.