الکتريسيته، برگرفته شده از کلمه يوناني: ، اثري است که به دليل موجوديت بار الکتريکي پديد مي‌آيد و همراه با مغناطيس يکي از نيروهاي پايه در فيزيک به نام الکترومغناطيس را تشکيل مي‌دهد.
تاريخچه الكتريسيته داستان الكتريسيته 2500 سال پيش در نزديكي ساحل غربي سرزميني كه تركيه امروزي ناميده مي‌شود آغاز شد در آن سرزمين شهري بنام ماگنزيا كه مردم آن به زبان يوناني حرف مي‌زدند وجود داشت. روزي چوبدستي پسرك چوپاني به سنگي خورد و به آن چسبيد.
تالس اسم اين سنگ را ماگنيگ ناميد. تالس به آزمايش ديگري نيز پرداخت. او جسم شيشه مانندي به رنگ طلايي را نيز آزمايش كردكه ما آن‌ را كهربا مي‌ناميم و در زبان يوناني الكترون ناميده مي‌شود.
كهربا آهن را نمي‌ربود ولي وقتي با دست مالش‌دار مي‌شد چيزهاي سبك مانند تكه‌هاي كرك، نخ، پر و تراشه‌هاي كوچك چوب را مي‌ربود.
 كهربا ويليام گيلبرت پزشك و فيزيكدان انگليسي كه پژوهشهايي درباره مغناطيس كرده بود را به اين فكر فرو برد كه آيا سنگهاي قيمتي هم وقتي مالش‌دار مي‌شوند همان خاصيت را مي‌بايند او بعد از آزمايش با الماس، ياقوت كبود و000 همه خبرهايي را كه بعد از مالش خاصيت ربايش پيدا ميكنند را الكتريك ناميد.
گريكه نيز مقداري گوگرد گداخته را درون شيشه‌اي قرار داد. بعد يك ميله چوبي در داخل آن قرار داد، آنگاه گوي گوگردي را روي پايه چوبي كه با يك دست ميچرخانيد و دست ديگرش را روي آن مي‌گذاشت بحركت در آورد تا به كمك مالش الكتريسيته در گوي پر شود. در حدود سال 1650 ميلادي پژوهشگر انگليسي بنام والتر‌چارلتون اين نيروي جاذبه را الكتريسيته ناميد.
اتوفون گريكه كهربا را با تمام شدتي كه مي‌توانست با پارچه مالش داد، آنگاه وقتي به كهربا دست زد صداي شكسته شدن به گوش مي‌رسيد.
 بعد از او استون گري از خود شيشه گوگرد استفاده كرد و آنرا به عنوان الكتريك استفاده كرد. در سال 1731 ميلادي گري با چند تكه فلز و چند تكه صمغ كه مايع چسبناكي است و ماده‌اي شبيه كهربا و نارساناست استفاده كرد.
فرانسوا دوفه در سال 1734 دو نوع الكتريسيته شيشه‌اي و رزين را مصرف نمود. تا سال 1750 ماشينهاي الكتريكي بسيار نيرومند‌تري وارد بازار كار شد .
در سال 1746 ميلادي پيتر‌فان استاد فيزيك ليدن كشف تصادفي و تقريبي كشنده‌اي را در يك نام كه با اين جمله آغاز مي‌شد گزارش داد.
 پيتر فان ظاهرا سعي كرد الكتريسيته را داخل يك بطري بدام اندازد او يك سيم برنجي را كه از يك لوله تفنگ باردار به داخل يك بطري پر از آب برده مي‌شد آماده ساخت در هنگامي كه شاگرد او سيم برنجي را با دست خود لمس مي‌كرد شوك بسيار شديدي به او دست مي‌داد. پيتر فان نادانسته كشف كرد كه بار را مي‌توان در يك جسم جامد كه به طور مناسبي ساخته شده است ذخيره كرد امروز اسبابهاي مانند بطري ليدن را كه توانايي ذخيره كردن بار الكتريكي دارند خازن مي‌نامند.
 بطري ليدن توجه فرانكلين را بخود معطوف نمود.آنگاه فكر فرانكلين با توجه به توجيه بارهاي مثبت و منفي به يك انديشه درست هدايت شد:
بارهاي الكتريكي نه خلق مي‌شوند و نه از بين مي‌روند. اجسام بر اثر آرايش بارهاي الكتريكي كه قبلا در آنها موجود است بار مثبت يا منفي پيدا ميكنند. اين اصل، اصل پايستگي بار ناميده مي‌شود. در سال 1800 ميلادي ولتا راه بهتري براي توليد جريانهاي الكتريكي پيدا كرد. او در انجمن سلطنتي انگلستان گزارش داد: آري، دستگاهي كه من از آن حرف مي‌زنم بي‌شك شما را متحير خواهد ساخت.
 او صفحات نقره را با صفحات روي با يك ترتيب كه تعدادي رساناي خوب با جنسهاي متفاوت بودند و بين لايه‌هاي آن آب يا آب نمك قرار داشت بر روي هم چيد. ولت نشان داد كه يك سر اين مجموعه با پايانه بار مثبت و سر ديگر بار منفي است سپس سيمهاي مدار خود را به قرصهاي اول و آخر دستگاه خود كه آن را باطري مي‌ناميد متصل كرد از سيم‌ها الكتريسيته‌اي بدست مي‌آمد كه همان آثار الكتريسيته حاصل از مالش دادن كهربا يا تخليه بطري ليدن بود اينك بعد از ده‌ها سال نه تنها باطريهاي شيميايي و حتي اتمي وارد بازار كارشده است بلكه الكتريسيته چاره ساز لحظه‌هاي زندگي انسان وصنعت امروزي است.
انديشدن و عمل كردن تا مرز بي نهايت‌ها
خلقت رايانه‌هاي غول پيكر تا ميكرواينچ و صنعت هواپيما‌سازي حمل و نقل و حركت ماهواره‌ها، شاتلها، ترنها و ميلونها دستگاهاي صوتي و تصويري، حتي صنعت نوين علوم پزشكي از دستگاههاي سي‌تي‌اسكن‌ ام آر آي ونيروگاهها و 000 فقط پنداريست كوچك از آنچه كه هست و بايد باشد و شايد خواهد بود.
الکتريسيته ي ساکن
چه چيز باعث شوک الکتريکي مي شود؟
به شما شوک وارد مي شود. يا در زمستان به خانه بر مي گرديد و کلاه پشمي تان را از سر بر مي داريد و... پووووف! همه ي موهايتان در هوا راست مي شوند. چه اتفاقي افتاده و چرا اغلب اين اتفاق ها در زمستان مي افتد؟ پاسخ الکتريسيته ي ساکن است. براي اينکه بدانيم الکتريسيته ي ساکن چيست، بايد در مورد طبيعت ماده، قدري بيشتر بدانيم. به عبارتي بايد به اين پرسش پاسخ دهيم که چيزهاي اطراف ما از چه ساخته شده اند؟ همه چيز از اتم ساخته شده است.
يک حلقه از طلاي خالص را مجسم کنيد. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسيم کنيد و نيمي از آن را کنار بگذاريد. اين کار را همين طور ادامه دهيد و ادامه دهيد. به زودي قطعه ي بسيار کوچکي خواهيد داشت که براي ديدنش نياز به ميکروسکوپ داريد. اين قطعه ممکن است بسيار بسيار بسيار کوچک باشد اما هنوز يک قطعه از طلاست. اگر بتوانيد عمل تقسيم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهيد، در نهايت به کوچکترين ذره ي ممکن از طلا مي رسيد که اتم نام دارد. اگر اتم را به ذره هاي کوچکتر تقسيم کنيد، ذره هاي حاصل شده ديگر از جنس طلا نخواهند بود. همه چيز در اطراف ما از اتم تشکيل شده است. دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکيبات مختلف اين اتم ها ساخته شده است. اجزاي اتم
پس اتم ها از چه چيز ساخته شده اند؟ در مرکز هر اتمي هسته قرار دارد. هسته شامل دو نوع ذره ي متفاوت است که پروتون و نوترون ناميده مي شوند. ذرات کوچک ديگري به نام الکترون به دور هسته مي چرخند. تعداد الکترون ها، پروتون ها و نوترون هاي 115 نوع اتمِ شناخته شده با هم متفاوت است و به همين خاطر هر نوع اتم را مي توان در ميان اتم هاي ديگر شناسايي کرد. داخل هر اتم را مي توان به منظومه ي شمسي تشبيه کرد. هسته ي اتم در مرکز قرار دارد، مانند خورشيد که در مرکز منظومه ي شمسي است و الکترونها مانند سياره ها به دور مرکز (هسته ي اتم) در گردش هستند. درست مانند منظومه ي شمسي، هسته ي اتم نسبت به الکترونها بسيار بزرگ است. داخل اتم به طور عمده فضاي خالي است و الکترونها فاصله ي بسيار زيادي از هسته دارند. (البته توجه کنيد که تمام اندازه ها نسبت به ابعاد هسته و اتم سنجيده مي شود.) تصويري که از اتم تا به اينجا ساختيم خيلي دقيق نيست، با اين حال مي توانيم از آن استفاده کنيم تا درباره ي الکتريسيته ي ساکن بيشتر بدانيم. بارهاي الکتريکي
پروتون، نوترون و الکترون با هم تفاوت زيادي دارند و هر کدام خواص و ويژگي هاي خاص خودشان را دارند. يکي از اين ويژگي ها، بار الکتريکي است. پروتون ها خاصيتي دارند که ما به آن بار مثبت ( + ) مي گوييم و الکترون ها بار منفي (-) دارند. نوترون ها بار الکتريکي ندارند و به اصطلاح خنثي هستند. مقدار بار يک پروتون درست به اندازه ي بار الکترون است و تنها علامت بارها با هم متفاوت است. پس اگر در يک اتم تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر باشد، آن اتم هيچ بار خالصي ندارد و خنثي است. الکترون ها مي توانند حرکت کنند
پروتون ها و نوترون ها در هسته ي اتم به هم فشرده اند. معمولاً هسته ي اتم ثابت است و جابجا نمي شود اما برخي از الکترون هاي اتم که از هسته دورند مي توانند از مدار خودشان خارج شوند. مثلاً مي توانند از يک اتم به اتم ديگر بروند. اتمي که الکترون هايش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هايش) از بار منفي اش (تعداد الکترون هايش) بيشتر است. پس کل اتم بار مثبت دارد. برعکس اتمي که الکترون به دست آورده، بار منفي اش بيشتر از بار مثبت اش است. اين اتم بار منفي دارد. اتمي که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفي)، يون ناميده مي شود. در بعضي از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه مي دارند و اجازه ي جدا شدن به آنها نمي دهند. اين مواد نارسانا نام دارند. پلاستيک، شيشه، پارچه و هواي خشک، نارسانا هاي خوبي هستند. برعکس، در بعضي از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ي ورود و خروج مي دهند. در اين مواد الکترون ها مدام در حرکتند. به اين مواد رسانا مي گوييم. اغلب فلزات رساناهاي خوبي هستند. چطور مي توانيم الکترون ها را از جايي به جايي منتقل کنيم؟ يک راه متداول براي اين کار اين است که دو جسم را به هم مالش بدهيم. اگر آنها از جنس هاي متفاوت و هر دو عايق باشند، الکترونها از يک جسم به جسم ديگر منتقل مي شوند. هر چقدر دو جسم را بيشتر به هم بساييم، بار الکتريکي بيشتري از يکي به ديگري منتقل مي شود و در آن تجمع مي کند. (دانشمندان معتقدند که مالش و يا اصطکاک نيست که باعث انتقال الکترون ها از جسمي به جسم ديگر مي شود. بلکه به سادگي اين تماس دو ماده ي متفاوت است که باعث انتقال الکترون مي شود. با سائيدن دو ماده، سطح تماس آنها با هم افزايش پيدا مي کند و اين کار جابجايي الکترونها را راحت تر مي کند.)
الکتريسيته ي ساکن، مساوي نبودن بارهاي مثبت و منفي در يک جسم است. جاذبه ي بارهاي مخالف
حالا خواهيم ديد که بارهاي مثبت و منفي رفتارهاي جالبي از خودشان نشان مي دهند. آيا تا به حال شنيده ايد که آدمها با خصوصيات اخلاقي مخالف، همديگر را جذب مي کنند.؟ در مورد يون ها اين موضوع حقيقت دارد. دو جسم با بارهاي مخالف (يک جسم با بار مثبت و ديگري با بار منفي) همديگر را جذب مي کنند. يعني به سمت هم کشيده مي شوند. برعکس، دو جسم با بارهاي همنام (دو جسم با بار مثبت و يا دو جسم با بار منفي) همديگر را دفع مي کنند، يعني از هم دور مي شوند. بار هاي مخالف همديگر را جذب مي کنند.
بار هاي مشابه همديگر را دفع مي کنند.
يک جسم باردار حتي مي تواند اجسام خنثي را هم جذب کند. تا به حال درباره ي اينکه چگونه يک بادکنک به ديوار مي چسبد، فکر کرده ايد؟ اگر بادکنکي را با ساييدن به موهاي خود باردار کنيد، الکترون اضافه به دست مي آورد و بار منفي خواهد داشت. نزديک کردن بادکنک باردار به يک جسم خنثي (مثل ديوار) باعث حرکت الکترون هاي آن جسم مي شود. اگر جسم خنثي رسانا باشد، الکترون هاي زيادي به راحتي به سمت ديگر آن حرکت مي کنند و تا جاي ممکن از بادکنک (که بار منفي دارد) دور مي شوند. اما اگر جسم خنثي نارسانا باشد، الکترونها در اتم ها و مولکول ها کمي خود را به سمت ديگر جابجا مي کنند و تا جايي که اتم اجازه مي دهد، از بادکنک دور مي شوند. در هر دو صورت (جسم خنثي رسانا باشد يا نارسانا) بارهاي مثبت در مجاورت بادکنک بيشتر از بارهاي منفي است. مي دانيم که بارهاي مخالف همديگر را جذب مي کنند. پس بادکنک باردار به جسم خنثي (مثلاً ديوار) مي چسبد. (و تا وقتي که الکترونهاي روي بادکنک به ديوار يا هوا منتقل نشده اند و بادکنک هنوز باردار است، به ديوار چسبيده مي ماند.) اجسام خنثي و اجسام با بار مثبت هم به همين طريق همديگر را جذب مي کنند. آيا مي توانيد آن را به همين شيوه توضيح دهيد؟ و حالا ببينيم که اين اطلاعات چه ارتباطي با جرقه ي بين دست ما و دستگيره ي در دارد و چطور راست شدن موهاي ما را هنگام برداشتن کلاه پشمي توضيح مي دهد.
پاسخ اين است که هنگامي که روي فرش راه مي رويد، الکترونها از فرش به بدن شما منتقل مي شوند. حالا شما بار الکتريکي اضافه در خود جمع کرده ايد. دستگيره ي در را لمس مي کنيد و ... ويز! دستگيره ي در يک رسانا است. الکترونهاي اضافي بدن شما به راحتي به آن منتقل مي شوند و اين انتقال الکترونها باعث ايجاد جرقه بين دست شما و دستگره ي در مي شود.
وقتي کلاه پشمي را از سرتان بر مي داريد، کلاه به موهاي سرتان ماليده مي شود. الکترونها از موهاي شما به کلاه منتقل مي شود. حالا هر تار موي شما بار مثبت دارد. به ياد بياوريد که اشياء با بارهاي همنام همديگر را دفع مي کنند. بنابراين موها تلاش مي کنند تا جاي ممکن از هم دور شوند. پس راست مي ايستند. در اين حالت بيشترين فاصله را از هم پيدا مي کنند. ما اکثراً در زمستان با پديده هايي که به الکتريسيته ي ساکن مربوط مي شوند روبرو مي شويم. زيرا در تابستان هوا بسيار مرطوب تر از زمستان است. از آن جايي که آب رسانا است، رطوبت موجود در هوا کمک مي کند تا اجسام باردار سريع تر بار خود را تخليه کنند (به هوا منتقل کنند) و در نتيجه بار الکتريکي زيادي در آنها تجمع نمي کند. سري تريبو الکتريک
وقتي دو ماده ي مختلف را به هم مي ساييم، کدام يک بار مثبت پيدا مي کند و کدام يک بار منفي؟ دانشمندان با توجه به توانايي مواد در از دست دادن يا به دست آوردن الکترون، آنها را رده بندي کرده اند. اين رده بندي را سري تريبو الکتريک مي نامند. فهرست کوچکي از مواد در دسترس در زير آورده شده اند. در شرايط آرماني اگر دو ماده به هم ساييده شوند، ماده اي که در ليست، در مکان بالاتري قرار دارد، الکترون از دست مي دهد و بار مثبت پيدا مي کند. مي توانيد با مواد زير اين موضوع را آزمايش کنيد:
دست شما
ليوان (شيشه)
موي شما
نايلون
پشم
خز
ابريشم
کاغذ
کتان (پارچه ي نخي)
پاک کن سفت
پلي استر قانون پايستگي بار
وقتي ما چيزي را با الکتريسيته ساکن باردار کنيم، هيچ الکتروني توليد نمي شود و يا از بين نمي رود. همين طور پروتون جديدي به وجود نمي آيد و ناپديد نمي شود. در عمل باردار کردن اجسام، تنها الکترونها از مکاني به مکان ديگر حرکت مي کنند و منتقل مي شوند. بار الکتريکي خالص، در کل ثابت مي ماند. به اين موضوع قانون پايستگي بار الکتريکي مي گويند. قانون کولن
اجسام باردار در اطراف خود يک ميدان نيروي الکتريکي نامرئي ايجاد مي کنند. شدت اين نيرو بستگي به مسايل زيادي دارد مثلاً اندازه ي بار دو جسم باردار يا فاصله ي دو جسم و يا شکل اجسام باردار. اين باعث پيچيده شدن موضوع مي شود. براي ساده کردن شرايط مي توانيم فرض کنيم که به جاي اجسام باردار ، نقاط باردار داريم. يعني ابعاد جسم بارداري که در نظر مي گيريم، خيلي خيلي کوچکتر از فاصله ي بين آنها باشد. به طوري که هر جسم براي جسم ديگر تقريباً مثل يک نقطه ي باردار عمل کند.
اولين بار چارلز کولن در دهه ي 1780 ميلادي، نيروي الکتريکي را توصيف کرد. او پي برد که نيروي الکتريکي بين دو جسم باردار و نقطه اي، رابطه ي مستقيم با ضرب بارهايشان دارد. يعني که q1 و q2 اندازه ي بارهاي نقطه اي هستند. هر چقدر بارهاي نقطه اي بيشتر باشند، نيروي الکتريکي بين شان هم بزرگتر است. از طرف ديگر اين نيرو با مجذور فاصله ي بارهاي نقطه اي نسبت عکس دارد. يعني که d فاصله ي بين بارهاي نقطه اي است. هر چقدر فاصله ي بارها بيشتر باشد، نيروي الکتريکي بين آنها ضعيف تر است.
به طورکلي مي توان نوشت . در اين رابطه k ضريب تناسب است و اندازه ي آن به ماده اي بستگي دارد که دو بار را از هم جدا مي کند.
توليد جريان الکتريسيته با استفاده از لرزش رگهاي خوني
گروهي از محققان آمريکايي با استفاده فناوري نانو موفق شدند، ژنراتوري بسازند که از خون انسان جريان الکتريسيته توليد مي کند.
به گزارش سلامت نيوز به نقل ازمهر، پروفسور شونگ لين وانگ، سرپرست تيم تحقيقاتي موسسه تکنولوژي جورجيا اعلام کرده است که امکان استفاده از نوع ويژه اي از فناوري نانو براي توليد ميزان اندکي جريان برق از جريان خون بدن انسان يا لرزش رگهاي خوني وجود دارد.
هدف اوليه از اين تحقيق، ساخت دستگاه هاي پزشکي زيستي و تامين انرژي اين ابزارها بدون استفاده از باتري و تنها به کمک رگهاي خوني بوده است.
اين محققان با استفاده از رشته هاي اکسيد روي ژنراتور کوچکي را ساختند. اين ژنراتور مجهز به الکترود کوچکي است که از هرم هاي ميکروسکوپي ساخته شده است.
هنگامي که اين الکترود با لرزش هاي خارجي که مي تواند لرزش رگهاي خوني باشد، فعال شود رشته هاي اکسيد روي به لرزش در مي آيند و عملي شبيه يک نيمه هادي را انجام مي دهند. اين دستگاه مي تواند انرژي مکانيکي حاصل از لرزش رگهاي خوني را به انرژي الکتريکي تبديل کند.
براساس گزارش Dailytech، در حقيقت اين ژنراتور توانايي هاي بالقوه بسياري دارد و مي تواند از هر نوع انرژي مکانيکي درون بدن انسان براي توليد انرژي برق استفاده کند.
 منشا الکتريسته
طبق نظريه الکتروني اتم، يک اتم از ذرات کوچک‌تري به نام‌هاي الکترون، پروتون و نوترون تشکيل شده است. که الکترون‌ها داراي بار منفي و پروتون‌ها داراي بار مثبت و نوترون‌ها بدون بار هستند. تعداد الکترون‌ها و پروتون‌هاي يک اتم در حالت عادي برابر است. بنابراين، اتم در حالت عادي از نظر بار الکتريکي خنثي است.
در اثر تماس، نزديکي و يا برخورد اجسام بر همديگر ميان اجسام اندازه حرکت خطي مبادله مي‌‌شود. در اثر تغيير اندازه حرکت نيروهايي ايجاد مي‌‌شود. چگونگي شکل گيري اين نيرو‌ها به ساختار اتمي تشکيل دهنده اجسام برمي گردد. به عبارتي اين نيروها منشا الکتريکي و مغناطيسي دارند. در اثر مالش اجسام برهمديگر، جسمي که در اتم‌هاي تشکيل دهنده خود اتمي از نوع دهنده الکترون داشته باشد، الکترون خود را به جسم ديگر که خاصيت الکترونگاتيوي کمتري دارد مي‌‌دهد و مبادله الکترون بين اتم‌ها و در نهايت اجسام منجر به توليد الکتريسته مي‌‌شود.
تقسيمات الکتريسته
الکتريسته ساکن (الکتريسته مالشي) اگر يک ميله شيشه‌اي را به پارچه پشمي مالش دهيم، هردو جسم داراي بار مي‌‌شوند. زيرا شيشه تعدادي الکترون از دست مي‌‌دهد. و پارچه الکترون مي‌‌گيرد. پس شيشه داراي بار مثبت و پارچه به همان مقدار داراي بار منفي مي‌‌گردد. بار ايجاد شده در شيشه و پارچه درمحل تماس باقي مي‌‌ماند.
الکتريسته القايي اگر ميله با بار منفي را به دو کره فلزي بدون باري که باهم در تماس بوده و توسط پايه‌هاي عايقي از زمين جداشده باشند، نزديک کنيم. قبل از دور کردن ميله، بدون دست زدن به پوسته کرات آنها را از هم جدا کنيم. کره نزديک به ميله داراي بار مثبت و کره دور از آن داراي منفي خواهد بود که مقدار بار روي کرات برابرند. اين نوع باردارشدن را باردار شدن به روش القا يا مجاورت مي‌‌نامند.
الکتريسته جاري عبور پيوسته الکترون از يک رسانا (هادي) را الکتريسته جاري گويند. خلاف جهت حرکت الکترون را جهت قراردادي جريان الکتريکي انتخاب مي‌‌کنند. عامل برقراري جريان ثابت، اختلاف پتاسيل ثابتي مي‌‌باشد، که در دو سر هادي برقرار است و وسايل توليد اين اختلاف پتاسيل ثابت پيل‌هاي شيميايي، ژنراتورها و ديناموها مي‌‌باشند.
اجسام رسانا و نارسانا
بعضي از اجسام مانند فلزات که الکتريسته را به خوبي از خود عبور مي‌‌دهند، رسانا ناميده مي‌‌شوند. در اين نوع اجسام الکترون آزاد اتم به راحتي در شبکه بلوري اجسام حرکت مي‌‌کنند. و عمل رسانايي را انجام مي‌‌دهند.
اجسامي که الکترونهاي آزاد (براي هدايت الکترون) ندارند، و نمي‌توانند الکتريسته را از خود عبور دهند، نارسانا يا عايق ناميده مي‌‌شوند. بايد توجه نمود که رسانايي يا نارسانايي يک کميتِ نسبي است. توزيع بار الکتريکي در اجسام رسانا
اگر جسم رسانايي بر روي پايه عايقي قرارگيرد و در اثر مالش باردار شود بار توليدشده در آن در سطح خارجي‌اش پخش مي‌‌شود، به طوري که در لبه‌ها و قسمت‌هاي نوک‌تيز چگالي سطحي بار بيشتر ازساير قسمت‌ها مي‌‌باشد.(چرا؟)
بار الکتريکي
ميزان باري که ذره بنيادي الکترون دارد را مبنا قرارمي گيرد و چون مبادله بار از طريق الکترون صورت مي‌‌گيرد شمارش تعداد الکترون‌هاي مبادله شده بار الکتريکي جسم را به ما مي‌‌دهد. به عبارتي اگر جسمي n تا الکترون دريافت نمايد، بار الکتريکي آن از نوع منفي بوده (چون الکترون گرفته) و مقدارش n برابر بار الکترون خواهد بود.
اگر بار الکتريکي را با علامت q و بار الکترون را با e نمايش دهيم، مقدار بارالکتريکي هر جسم از رابطه q = ne تبعيت مي‌‌نمايد. واحد بار الکتريکي به افتخار کولن (که نخستين بار رابطه‌اي براي نيروي بين بارهاي الکتريکي کشف کرد) کولن نام دارد. بار الکتريکي يک الکترون در دستگاه SI
برحسب کولن برابر است با: e = 1.6 * 10 19. در نظر داشته باشيد که n يک عدد صحيح بزرگ‌تر از يا برابر با صفر است.
اثر بارهاي الکتريکي بر همديگر
بر طبق قانون کولن دو بار الکتريکي همنام همديگر را دفع و دو بار الکتريکي غير همنام همديگر را جذب مي‌‌کنند. مقدار نيروي کشش يا رانش بين بارها بر طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقيم و با مجذور فاصله بين بارها نسبت عکس دارد. اگر بارها در يک محيط مادي (محيط دي الکتريک) قرار داشته باشند (و نه در خلاء) اجزاي محيط نيز قطبيده مي‌شوند و روي مقدار نيروي بين دو بار تأثير مي‌گذارند، و بايد اثر اين نيروها را نيز بر نيروي حاصل در نظر گرفت. در محيط‌هاي دي الکتريک خطي، اثر محيط به شکل يک ضريب ثابت روي نيروي بين دو بار تأثير مي‌گذارد (يعني در محيط‌هاي خطي، نيروي بين دو بار در محيط دي الکتريک، ضريبي از نيروي بين آن دو بار در خلاء است). در اين صورت مي‌گويند که يک محيط خطي گذردهي الکتريکي متفاوتي از خلاء دارد، و اين گذردهي به شکل يک ضريب در قانون کولن ظاهر مي‌شود.
ميدان الکتريکي
ميدان الکتريکي در هر نقطه، نيروي الکتريکي وارد بر يک بار آزمون در واحد بار است (البته به اين شرط که آن بار به حد کافي کوچک باشد تا آرايش بار محيط را تغيير ندهد). ميدان الکتريکي يک کميت برداري است و در معادلات الکترومغناطيس (معادلات ماکسول) ظاهر مي‌شود.
E = kq / r2
اختلاف پتانسيل الکتريکي
اختلاف پتانسيل الکتريکي برابر است با منفي کاري که ميدان الکتريکي روي واحد بار بين دو نقطه انجام مي‌دهد. (اگر در رفتن از نقطه به نقطه کار انجام‌شده مثبت باشد، مقدار پتانسيل الکتريکي نقطه بيشتر از است.) اختلاف پتانسيل الکتريکي به مسيري که براي رفتن از نقطه اول به نقطه دوم طي شده، بستگي ندارد (زيرا ميدان الکتريکي يک ميدان پايستار است). مي‌توان يک نقطه را در فضا به عنوان مبداء پتانسيل انتخاب کرد (يعني به آن پتانسيل صفر را نسبت داد) و پتانسيل نقطه‌هاي ديگر را نسبت به آن اندازه گرفت.
کار در الکتريسيته
ميزان انرژي مصرف شده براي جابجا کرد يک بار در يک ميدان از يک مکان به مکان ديگر.
نيروي الکتريسيته از امواج
محققان مي گويند، امواجي که از آب هاي اطراف بريتانيا به سمت سواحل اين منطقه مي آيد مي تواند نيروي الکتريسيته براي يک پنجم مردم بريتانيا را فراهم بياورد.استفاده از جزر و مد و نيروي موج ها در حال حاضر بسيار گران تمام مي شود، اما بررسي هايي که محققان انجام داده اند نشان مي دهد که به زودي اين هزينه ها کاهش چشمگيري خواهد يافت و دولت بريتانيا مي تواند استفاده هاي فراواني از اين موج ها ببرد.
انجمن Carbon Trust بريتانيا دولت را تشويق مي کند تا با افزايش سرمايه گذاري هاي خود هر چه سريع تر از اين انرژي طبيعي بهره مند شود.
توجه داشته باشيد که نيروي اقيانوس ها نوعي نيروي تجديد پذير محسوب مي شود و به همين خاطر مي تواند جايگزين مناسبي براي نفت محسوب شود.
طبق پيش بيني هاي انجام شده تا قبل از سال 2020 حدود 3 درصد مردم بريتانيا مي توانند انرژي برق خود را به وسيله امواج دريا دريافت کنند
الکتريسيته و مغناطيس
اثرهاي ساده الکتريکي و مغناطيسي را از زمانهاي قديم مي‌شناختند. حدود سال قبل از ميلاد يونانيان مي‌دانستند که آهنربا آهن را جذب مي‌کند و کهرباي ماليده به لباس چيزهاي سبک مانند کاه را بسوي خود مي‌کشد. با وجود اين اختلاف بين جذبهاي الکتريکي و مغناطيسي تعيين نشده بود و اين پديده‌ها را از يک نوع در نظر مي‌گرفتند.
خط فاصل روشن بين اين دو پديده را گيلبرت (W. Gilbert) ، فيزيکدان و طبيعت شناس انگليسي پيدا کرد. و نيز او کتابي درباره آهنربا ، اجسام آهنربايي و زمين به عنوان آهنرباي بزرگ در سال منتشر کرد. کار وي شروع بررسي در پديده‌هاي الکتريکي را نشان مي‌دهد. گيلبرت در اين کتاب همه خواص آهنرباهاي شناخته شده تا آن زمان را تشريح کرده و نتايج آزمايشهاي خيلي مهم ، شخص خود را نيز آورده است. همچنين وي شماري از تفاوتهاي اساسي بين جذبهاي الکتريکي و مغناطيسي را مشخص نموده و اصطلاح الکتريسيته را وضع کرده است.
سير تحولي و رشد
* بعد از انتشار کارهاي گيلبرت ، تمايز بين پديده‌هاي الکتريکي و مغناطيسي مسلم شد، اما به رغم اينکه اختلافها شماري از واقعيتها ارتباط ناگسستني بين اين پديده‌ها را پديدار ساخت. برجسته‌ترين اين واقعيتها مغناطيس اشياي آهني و واروني عقربه قطب نما بر اثر آذرخش بودند.
* آراگو (D. F. Arago) ، فيزيکدان فرانسوي در کتاب خود به نام تندر و آذرخش ، شرح مي‌دهد که چگونه در ژوييه سال ، در کشتي راين (reine) واقع در درياي آزاد حدود صدها مايل از ساحل بر اثر آذرخش دکلها ، بادبانها و غيره بطور جدي صدمه ديدند. وقتي که شب فرا رسيد، از روي وضع ستارگان دريافت که از سه قطب نماي در دسترس دو تا بجاي شمال به سمت جنوب ايستاده بودند، در حالي که يکي از آنها به سمت شمال بود، آراگو همچنين شرح مي‌دهد که هرگاه آذرخش به خانه بخورد، کارد ، چنگال و ساير اشياي آهني را به شدت آهنربا مي‌کند.
* در آغاز قرن هجدهم ثابت شد که آذرخش در واقع جريان الکتريکي شديدي است که از هوا مي‌گذرد. بنابراين به اين نتيجه مي‌رسيم که جريان الکتريکي خواص مغناطيسي دارد، اما اين خواص جريان فقط در سال توسط اورستد (H. Oersted) فيزيکدان دانمارکي با آزمايش مشاهده و بررسي شد. همانطوري که نيروهاي مؤثر بر بارهاي الکتريکي نيروهاي الکتريکي نام دارد، نيروهاي مؤثر بر آهنرباهاي طبيعي يا مصنوعي را نيروهاي مغناطيسي مي‌گويند. منشأ ميدان مغناطيسي
اگر در فضا نيروهاي الکتريکي حاکم باشد و بر ذرات باردار نيروي الکتريکي وارد کند، مي‌گوييم در اين فضا ميدان الکتريکي وجود دارد. از اين رو آزمايش نشان مي‌دهد که در فضاي اطراف جريان الکتريکي ، نيروهاي مغناطيسي ظاهر مي‌شود، يعني ميدان مغناطيسي بوجود مي‌آيد.
اولين سوال اورستد
آيا ماده سيم روي ميدان مغناطيسي بوجود آمده از جريان اثر دارد يا نه؟ اورستد دريافت که سيمهاي اتصال را مي‌توان از چند سيم يا نوار باريک مختلف درست کرد و جنس فلز در نتيجه اثر نمي‌گذارد (احتمالا اگر بزرگ باشد اثر مي‌گذارد). چون فلزات مختلف ، مقاومتهاي الکتريکي متفاوتي دارند، اگر به باتري وصل شود، مي توانند جريانهاي متفاوت داشته باشند و در نتيجه اثر مغناطيسي اين جريانها متفاوت خواهد بود.
اما بايد بخاطر داشت که آزمايش اورستد پيش از وضع قانون اهم و دستيابي به مفهوم بستگي مقاومت رساناها به جنس ماده تشکيل دهنده آنها انجام گرفته است. اگر آزمايش اورستد با سيمهاي پلاتين ، طلا ، نقره ، برنج ، و آهن يا نوارهاي روي و قلع يا جيوه انجام گيرد، همين نتيجه اخير بدست مي‌آيد. اورستد آزمايشاتش را با فلز ، يعني رساناهايي با رسانش الکتروني ، انجام داد.
اثر مغناطيسي جريان الکتروليتي
اگر در آزمايش اورستد فلز رسانا را با لوله داراي الکتروليت يا لوله‌اي که داخل آن تخليه الکتريکي صورت مي‌گيرد، استفاده شود. هر چند در اين حالتها جريان الکتريکي از حرکت يونهاي مثبت و منفي ناشي مي‌شوند، ولي اثر آنها روي عقربه مغناطيسي با اثر رساناي فلزي يکسان است. بدون توجه به رساناي حامل جريان ، در فضاي اطراف آن ميدان مغناطيسي بوجود مي‌آيد. از اينرو مي‌توان گفت که در اطراف هر جرياني ميدان مغناطيسي ظاهر مي‌شود. اين خاصيت اصلي جريان الکتريکي در اثرهاي حرارتي و شيميايي جريان الکتريکي نقش بازي مي‌کند.
اثر مغناطيسي جريان و خواص الکتريکي رسانا
ايجاد ميدان مغناطيسي معمولترين خاصيت از سه خاصيت جريان الکتريکي است. جريان الکتريکي فقط در يک نوع رسانا (الکتروليتها) اثر شيميايي بوجود مي‌آورد، نه در ديگران (فلزات). مقدار جريان آزاد شده توسط جريان ، بسته به مقاومت رسانا ، مي‌تواند بيشتر يا کمتر باشد. در ابر رساناها ممکن است همراه جريان ، گرما آزاد مي شود. از طرفي ديگر ميدان مغناطيسي با جريان الکتريکي پيوندي جدايي ناپذير دارد. اين ميدان به خواص مشخصي از رسانا بستگي ندارد و فقط شدت و جهت جريان آن را تعيين مي‌کند. بيشترين کاربردهاي صنعتي الکتريسيته نيز بوجود ميدان مغناطيسي جريان وابسته مي‌باشند.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: