به نام خداوند بخشنده ی مهربان

واژه الکتریسیته از کلمه یونانی «الکترون» به معنی «کهربا» گرفته شده است . همانطور که از این ریشه یابی مشخص است یونانی های قدیم با آثار الکتریسیته دار کردن اجسام آشنا بوده اند. این آثار را به کمک مالش پوست یا پارچه یا تکه ای کهربا نمایش می دادند . پس از گذشت قرن ها معلوم شد که به کمک مالش مواد دیگر را نیز می توان باردار کرد .

تفاوت الکتریسیته جاری و ساکن

در الکتریسیته ساکن و الکتریسیته جاری ، الکترون ها از جایی که الکترون زیاد است به جایی که الکترون کم است یا وجود ندارد جریان می یابند ، اما تفاوت در این است که الکتریسیته شاکن ، اختلاف پتانسیل[1] و در نتیجه جریان به دلیل تخلیه الکترون ، سریعاً کاهش می یابد و به صفر می رسد . ولی در الکتریسیته جاری به علت وجود منبعی که دائماً مقدار اختلاف پتانسیل را ثابت نگه می دارد ولتاژ و جریان ثابت می ماند . مثلاً باتری ماشین 12 ولتی اختلاف پتانسیل را در مقدار 12 ولت ، ثابت نگه می دارد ، بنابراین مقدار جریان نیز ثابت می ماند . لازم به ذکر است الکتریسیته ساکن نیز می تواند مانند الکتریسیته جاری خطرناک باشد ولی در ولتاژهای بسیار بالاتر از آنچه که الکتریسیته جاری خطر آفرین است .

منشاء بار الکتریکی

یکی از نخستین پرسش هایی که به ذهن آدمی می آید ، این است که منشاء بار الکتریکی چیست ؟ این پرسش تا زمانی نسبتاً طولانی پس از آغاز مطالعه در باب الکتریسیته همچنان بی پاسخ ماند .

هر اتم از هسته ای بسیار کوچک ، با جرم نسبتاً زیاد و بار مثبت و یک یا چند الکترون بسیار سبک تر و با بار منفی تشکیل شده است . می توان چنین فرض کرد که الکترون ها ناحیه ای تقریباً کروی در اطراف هسته اشغال می کنند . همچنین می توان گاهی آنها را بصورت اجسامی تصور کرد که مانند گردش سیارات به دور خورشید هسته را دور می زنند . تشبیه به منظومه شمسی در بعضی موارد مفید به شمار می آید اما این شباهت چیزی جز یک مدل نیست .

بار مثبت هسته ، الکترون های با بار منفی را می رباید و آنها را در مدارهای پایدار نگه می دارد . الکترون هایی که خیلی به هسته نزدیک اند ، بسیار مقیدند (یعنی نمی توان آنها را به آسانی از هسته جدا کرد) اما الکترون هایی را که مدارهای دورتر قرار دارند راحت تر می توان از جای خود خارج کرد. در برخی مواد مانند شیشه می توان الکترون های نزدیک به سطح را از طریق مالش مکانیکی ، به ابریشم منتقل کرد . همینطور الکترون های اتم های پوست جانوران یا پشم گرایش ورود به کهربا یا ابونیت دارند . به این ترتیب ابونیت بر اثر مالش با پوست جانوران به علت این انتقال بار ، بار منفی اضافی پیدا می کند ، در حالی که میله شیشه ای بر اثر مالش با ابریشم الکترون از دست می دهد و بار مثبت پیدا می کند .

در شرایط معمولی چند الکترون از میله شیشه ای به پارچه ابریشمی منتقل می شود ؟ پاسخ به این پرسش به عوامل متعددی مانند تعداد دفعات مالش ، فشار تماسی و دما بستگی دارد ، ولی در حدود  یعنی یک میلیارد الکترون در این انتقال سهیم اند . ممکن است این رقم ، بسیار زیاد به نظر آید ، اما اگر بخاطر بیاوریم که تعداد کل اتم ها حتی در میله ای نسبتاً کوچک به جرم حدوداً g100 در حدود  است ، می بینیم که این رقم بسیار کوچک است . بنابراین تنها کسر بسیار کوچکی از اتم خت در حدود ) با کمبود الکترون مواجه می شوند .

رسانا و نارسانا

می دانیم که برخی مواد مانند مس ،آلومینیوم و فلزات دیگر رسانای الکتریسیته اند ، در حالی که از گروهی دیگر مانند شیشه ، لاستیک و بیشتر پلاستیک ها به عنوان رساناهای الکتریکی بسیاراستفاده می شود .

چیزی که این نوع مواد از نظر  مشخصه الکتریکی از هم متمایز می کند ، این نکته است که در رساناها خارجی ترین الکترون ها که انها را الکترون های والانس (ظرفیت) می نامند می توانند نسبتاً آزادانه در سراسر ماده حرکت کنند اگرچه نمی توانند به آسانی از آن خارج شوند . برعکس در نارساناها حتی الکترون های والانس هم به هسته های خود مقیدند . توصیف دقیق الکترون ها در جامدات موضوعی دشوار است که مستلزم دانستن نظریه کوانتومی فیزیک و روش های پیشرفته ریاضی است . با همه این ها تعمیم گسترده ای که در بالا ارائه کردیم ، تقریبی قابل قبول از حالات واقعی است .

یک تجربه نسبتاً دقیق (اثر هال) نشان می دهد که در فلزات فقط بار منفی آزادانه حرکت می کند ، بار مثبت در شیشه یا در هر دی الکتریک دیگری بدون حرکت است . حامل های واقعی بار در فلزها ، الکترون های آزادند . هنگامی که اتم های منزوی برای تشکیل جسم جامد فلزی با هم ترکیب می شوند الکترون های لایه خارجی اتم ، مقید به اتم های منفردباقی نمی مانند بلکه آزادانه در سرتاسر حجم جامد حرکت می کنند . در بعضی رساناها مانند الکترولیت ه (محلول های رسانا) بارهای مثبت و منفی هر دو می توانندحرکت کنند .

نارسانای مطلق در طبیعت وجود ندارد برای مثال مس ، الکتریسیته را  مرتبه بهتر از کوارتز[2] هدایت می کند . تعداد زیادی ار مواد نیز وجود دارند که نه رسانای خوبی هستند و نه نارسانای خوبی . این دسته مواد را نیمه رسانا می نامند .

در رساناهای فلزی ، الکترون های آزاد که به آنها الکترون های رسانش می گوییم می توانند در فلز جابه جا شوند . در صورتی که در میاعات و گازها الکترون های آزاد و یون های مثبت و منفی می توانند جابه جا شوند . در رساناهای فلزی فقط الکترون های رسانش از پتانسیل بیشتر به طرف پتانسیل کمتر جریان می یابند .

بار الکتریکی

الکتریسیته یا برق در حقیقت حرکت بار الکتریکی یا الکترون ها در اجسام هادی است . مادامی که در یک جسم هادی الکترون جریان یابند ، گفته می شود که جسم مزبور دارای الکتریسیته است . هرچه تعداد الکترونی که در واحد زمان از یک سیم هادی عبور می کند بیشتر باشد جریان الکتریسیته آن بیشتر است. کولن[3] هر  الکترون را به نام خود یک کولن نامید و از این واحد برای اندازه گیری مقدار الکتریسیته استفاده کرد . هرگاه یک کولن الکتریسیته در مدت یک ثانیه از یک رسانا بگذرد ، در آن شدت جریان یک آمپر به وجود می آید .

میدان الکتریکی

همانطور که زمین دارای میدان گرانشی است و اثر این میدان بصورت نیروی گرانشی (نیروی زمین) وارد بر جرم های موجود در اطراف زمین مشاهده می شود ، در اطراف یک جسم باردار بر بارهای موجود در آن میدان ظاهر می شود . مثلاً در اطراف جسم A که دارای بار الکتریکی است یک میدان الکتریکی وجود دارد و اگر جس دارای بار B در این میدان قرار گیرد بر آن نیروی الکتریکی وارد می شود .

به عبارت دیگر میدان الکتریکی به فضای اطراف یک جسم باردار گفته می شود که در این فضا می تواند بر بارهای موافق نیروی دافعه و بر بارهای مخالف نیروی جاذبه وارد کند . بدیهی است هرچه از این جسم باردار فاصله بگیریم شدت میدان ضعیف تر خواهد شد .

بنا به تعریف جهت میدان الکتریکی در هر نقطه هم جهت با نیرویی است که میدان در آن نقطه به جسم دارای بار مثبت وارد می کند . به این ترتیب نیرویی که به جسم دارای بار منفی وارد می شود ، در خلاف جهت میدانی ایت که این نیرو را ایجاد می کند .

میدان الکتریکی را می توان با خط های فرضی نشان داد .این خط ها را «خط های میدان» و یا «خط های نیرو» می نامیم . خط های نیرو از بار مثبت خارج و به بار منفی وارد می شوند . تراکم این خط ها معرف قوی یا ضعیف بودن میدان الکتریکی است .

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: