مقاومت و الکتریسیته ساکن

بعضی از اتم ها دارای الکترونهای ناپیوسته هسـتند. الکترونها را می توان به آسانی از یک اتم به اتم دیگر منتقل کرد. زمانی که این الکترونها در بین اتمها حرکت می کنند، جریان الکتریسیته یا برق تولید می شود.
یک قطعه سیم را بردارید. الکترونها از یک اتم به اتم دیگر عبور کرده و باعث ایجاد جریان برق از یک سمت به سمت دیگر می شود. الکترونها بسیار کوچک هستند. یک سکهٔ مسی بیش از ۱۰۲۲´ ۱ الکترون دارد . میزان عبور جریان الکتریسیته در مواد مختلف فرق دارد. اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی یک ماده، مقاومت آن نامیده می شود.
میزان مقاومت درون یک سیم بستگی به ضخامت ، طول و جنس آن دارد. ضخامت سیم را قطر آن می گویند.
هرچه قطر سیم کوچکتر باشد، طول سیم بیشتر است. بیشترین قطر سیمهای معمولی برابر یک است. سیمها از فلزات مختلفی ساخته شده اند ، که به عنوان مثال می توان از سیم مسی ، آلومینیومی و حتی فولادی نام برد . هریک از این فلزات دارای مقاومت مختلفی می باشند. هرقدر که مقاومت سیم کمتر باشد ، هدایت الکتریکی آن بهتر خواهد بود.
سیم مسی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا مقاومت آن کمتر از سایر فلزات است. معمولاًٌ سیمهای درون دیوار ، لامپها و سایر جاها از جنس مسی است.
یک قطعه فلز می تواند به صورت یک بخاری عمل کند. زمانیکه جریان الکتریکی برقرار می شود ، مقاومت باعث اصطکاک و اصطکاک باعث گرما می شود. هرقدر که مقاومت بیشتر باشد ، گرمای ایجاد شده بیشتر خواهد بود. بنابراین یک سیم پیچ، مثل مو خشک کن (سشوار)، دارای مقاومت بالایی بوده و درنتیجه حرارت زیادی تولید می کند.
اما برخی از مواد دارای هدایت الکتریکی بسیار ضعیفی هستند. به این دسته از مواد عایق می گویند. لاستیک عایق خوبی است و به همین دلیل از آن به عنوان روکش سیمهای برق استفاده می شود. شیشه نیز عایق خوبی است. اگر به خطوط انتقال برق توجه کنید، مشاهده خواهید نمود که انتهای آن به یک شئ برآمده وصل شده است. اینها عایقهایی از جنس شیشه هستند. این عایق ها از تماس فلز درون سیمها با فلز برجها جلوگیری می کنند.
● الکتریسیته ساکن
الکتریسیتهٔ ساکن نوع دیگر از انرژی الکتریکی است. برخلاف الکتریسیتهٔ جاری که حرکت می کند، الکتریسیتهٔ ساکن در یک محل باقی می ماند.
▪ آزمایش زیر را انجام دهید:
بادکنی را که با هوا پرشده، به یک لباس پشمی یا موی خود بمالید. بعد آن را روی دیوار قرار دهید. بادکنک برروی دیوار می ایستد.
به سر دو بادکنک فنر وصل کنید. دو بادکنک را به هم بمالید. سر دو فنر را گرفته و بادکنک ها را کنار هم قرار دهید. خواهید دید که آنها از یکدیگر دور می شوند.
مالش بادکنکها باعث ایجاد الکتریسیتهٔ ساکن در آنها می شود. وقتی که شما بادکنک را به لباس پشمی یا موی خود می مالید، بادکنک الکترونهای اضافی را از آنها گرفته و تا اندازه ای دارای بار منفی می شود.
بارهای منفی بادکنک به بارهای مثبت دیوار جذب می شود. هر دو بادکنکی که از فنر آویزان هستند دارای بار منفی می باشند. همیشه بارهای منفی یکدیگر را دفع می کنند و بارهای مثبت نیز همین طور . بنابراین بارهای منفی دو بادکنک باعث دور شدن آنها از یکدیگر می شود.
الکتریسیتهٔ ساکن همچنین می تواند باعث ایجاد شوک در شما شود. اگر برروی یک فرش راه بروید و پای خود را برروی آن بکشید و سپس یک شئ فلزی را لمس کنید ، جرقه ای بین شما و شئ فلزی به وجود می آید.
اگر پای خود را بیشتر روی فرش بکشید الکترونهای بیشتری درون بدن شما پخش می شود. زمانیکه شما دستگیرهٔ فلزی در اتاق یا شئ ای با بار مثبت را لمس می کنید ، قبل از اینکه دست شما به دستگیره برسد، الکتریسیته ای بین انگشتان دستتان و دستگیرهٔ فلزی ایجاد می شود. اگر روی فرش راه بروید و سپس جعبهٔ کامپیوتر را لمس کنید، ممکن است موجب خرابی آن شوید.
یکی دیگر از انواع الکتریسیتهٔ ساکن بسیار تماشایی است. این نوع الکتریسیتهٔ ساکن مربوط به رعد و برق و طوفان می باشد . هنگامی که بلورهای یخ درون ابرها به یکدیگر مالیده می شوند ، ابرها بار منفی به خود می گیرند. در این هنگام برروی زمین بار مثبت افزایش می یابد. ابرها چنان بار بالایی به خود می گیرند که الکترونها از زمین به سمت ابرها ، و یا از ابری به ابر دیگر پرتاب می شوند. این باعث ایجاد یک جرقه بزرگی از الکتریسیتهٔ ساکن در آسمان شده که ما به آن رعد و برق می گوئیم.
● اما الکتریسیتهٔ ساکن چیست ؟
همانطوریکه در فصل ۲ دیدید، کلمهٔ «الکتریسیته» از کلمات یونانی «elektor» به معنی خورشید درخشان و «elektron» گرفته شده است که هر دو کلمه کهربا را توصیف می کند. کهربا شیرهٔ درخت فسیل شده ای است که میلیونها سال قبل وجود داشته و حال مانند یک سنگ سخت شده است.
حدود ۶۰۰ سال قبل از دوران کنونی یونانیان به مسئلهٔ جالبی پی بردند : زمانیکه کهربا را به یک قطعه خز می مالید ، کهربا شروع به جذب ذرات گرد و غبار ، پروکاه می کند. اما هیچ کس توجه زیادی به این اثر عجیب ننمود تا اینکه در حدود سال ۱۶۰۰ دکتر ویلیام گیلبرت در مورد واکنش های آهنربا و کهربا به بررسی پرداخت و پی برد که در سایر اشیاء نیز می توان ایجاد الکتریسیته نمود.
گیلبرت معتقد بود که کهربا در اثر مالش به خز تولید «الکتریسیته صمغی» می کند. اما در اثر مالش ابریشم به شیشه آنچه که تولید می شود را «الکتریسیتهٔ شیشه ای» نامید. در سال ۱۷۴۷ دانشمندی به نام بنجامین فرانکلین در آمریکا و ویلیام واتسن در انگلستان به یک نتیجهٔ مشابه رسیدند.
آنها معتقد بودند که کلیهٔ مواد دارای یک نوع سیال الکتریکی هستند . در واقع آنها در مورد اتم و الکترون چیزی نمی دانستند ، بنابراین براساس رفتار موجود آن را سیال نامیدند.
آنها فکر می کردند که این سیال می تواند به راحتی در ماده نفوذ کرده و نمی توان آن را تولید کرده یا از بین برد. همچنین آنها معتقد بودند که عمل مالش (مثل مالش کهربا به خز) موجب حرکت این سیال دیده نشده از یک شئ به شئ دیگری گردیده و باعث تولید الکتریسیته در هر دو می شود.
فرانکلین وجود سیال را مثبت و عدم وجود آن را منفی در نظر گرفت. بنابراین، برطبق گفتهٔ او، جهت جریان از مثبت به منفی بود. اما امروزه ما می دانیم که عکس این قضیه صادق است. به عبارت دیگر جهت جریان الکتریسیته از منفی به مثبت است . سایرین از این هم فراتر رفته و معتقد بودند که دو نوع سیال وجود دارد. آنها براین باور بودند که مواد دارای سیال مشابه یکدیگر را جذب و مواد دارای سیال مختلف یکدیگر را دفع می کنند.
همهٔ این موارد صرفاً تا اندازه ای درست بود و بدین ترتیب بود که نظریات علمی گسترش یافت. هرکسی دلیل وقوع پدیده ای را بررسی و سپس نظریه ای را ارائه می کند . بعضی اوقات یافتن واقعیت قرنها طول خواهد کشید. حال ما می دانیم که الکتریسیته یک سیال نبوده و در واقع حرکت ذرات باردار بین مواد یا به عبارت دیگر تبادل الکترون بین دو شئ است.