الکتریسیته

تاریخچه الکتریسته:
علم الکتریسته به دوران باستان برمی‌گردد که تاریخ دقیق آن مشخص نیست. اما برخی تولد آن را به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در ۶۰۰ سال قبل از میلاد ارجاع می‌دهند. …

تاریخچه الکتریسته:

علم الکتریسته به دوران باستان برمی‌گردد که تاریخ دقیق آن مشخص نیست. اما برخی تولد آن را به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در ۶۰۰ سال قبل از میلاد ارجاع می‌دهند. که در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده‌های کاه را می‌رباید، یا اینکه در یک تجربه عادی دیده‌ایم که وقتی یک شانه کائوچویی سخت را با پارچه پشمی مالش دهیم شانه ریزه‌های کوچک کاغذ را جذب می‌کند. در اثر مالش این دو جسم به یکدیگر هم کائوچو و هم پشم خاصیت جدیدی پیدا می‌کنند. یعنی باردار می‌شوند از این آزمایش برای معرفی مفهوم بار الکتریکی استفاده می‌شود.

منشا الکتریسیته:

طبق نظریه الکترونی اتم، یک اتم از ذرات کوچکتری به نام‌های الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده است. که الکترون‌ها دارای بار منفی و پروتون‌ها دارای بار مثبت و نوترون‌ها بدون بار هستند. تعداد الکترون‌ها و پروتون‌های یک اتم در حالت عادی برابر است. بنابراین، اتم در حالت عادی از نظر بار الکتریکی خنثی است.

در اثر تماس، نزدیکی و یا برخورد اجسام بر همدیگر میان اجسام اندازه حرکت خطی مبادله می‌شود. در اثر تغییر اندازه حرکت نیروهائی ایجاد می‌شود. چگونگی شکل‌گیری این نیروها به ساختار اتمی تشکیل دهنده اجسام برمی‌گردد. به عبارتی این نیروها منشا الکتریکی و مغناطیسی دارند. در اثر مالش اجسام برهمدیگر، جسمی که در اتم‌های تشکیل دهنده خود اتمی از نوع دهنده الکترون داشته باشد، الکترون خود را به جسم دیگر که نسبت به آن خاصیت الکترونگاتیوی بیشتری دارد می‌دهد و مبادله الکترون بین اتم‌ها و در نهایت اجسام منجر به تولید الکتریسته می‌شود.

تقسیمات الکتریسیته:

الکتریسته ساکن (الکتریسیته مالشی):

اگر یک میله شیشه‌ای را به پارچه پشمی مالش دهیم، هردو جسم دارای بار می‌شوند. زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می‌دهد. و پارچه الکترون می‌گیرد. پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می‌گردد. بار ایجاد شده در شیشه و پارچه درمحل تماس باقی می‌ماند.

الکتریسته القائی:

اگر میله با بار منفی را به دو کره فلزی بدون باری که با هم در تماس بوده و توسط پایه‌های عایقی از زمین جدا شده باشند، نزدیک کنیم. قبل از دور کردن میله، بدون دست زدن به پوسته کرات آنها را از هم جدا کنیم. کره نزدیک به میله دارای بار مثبت و کره دور از آن دارای منفی خواهد بود که مقدار بار روی کرات برابر هستند. این نوع بار دارشدن را باردار شدن به روش القا یا مجاورت می‌نامند.

الکتریسته جاری:

عبور پیوسته الکترون از یک هادی را الکتریسته جاری گویند. خلاف جهت حرکت الکترون را جهت قراردادی جریان الکتریکی جریان الکترونی) انتخاب می‌کنند. عامل برقراری جریان ثابت، اختلاف پتاسیل ثابتی می‌باشد، که در دو سر هادی برقرار است. و وسایل تولید این اختلاف پتاسیل ثابت پیل‌های شیمیائی، ژنراتورها و دیناموها می‌باشند.

اجسام رسانا و نارسانا:

بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می‌دهند، رسانا نامیده می‌شوند. در این نوع اجسام الکترون‌های آزاد اتم به‌راحتی در شبکه بلوری اجسام حرکت می‌کنند. و عمل رسانائی را انجام می‌دهند. اجسامی که الکترونهای آزاد (برای هدایت الکترون) ندارند، و نمی‌توانند الکتریسته را از خود عبور دهند، نارسانا یا عایق نامیده می‌شود. باید توجه نمود که رسانائی یا نارسانائی یک کمیت نسبی است.

توزیع بار الکتریکی در اجسام رسانا:

اگر جسم رسانائی بر روی پایه عایقی قرار گیرد. و در اثر مالش باردار شود. بار تولید شده در آن در سطح خارجیش پخش می‌شود، به‌طوری‌ که در لبه‌ها و قسمت‌های نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمت‌ها می‌باشد.

بار الکتریکی:

میزان باری که ذره بنیادی الکترون دارد را مبنا قرار می‌گیرد و چون مبادله بار از طریق الکترون صورت می‌گیرد شمارش تعداد الکترون‌های مبادله شده بار الکتریکی جسم را به ما می‌دهد. به عبارتی اگر جسمی n تا الکترون دریافت نماید، بار الکتریکی آن از نوع منفی بوده (چون الکترون گرفته) و مقدارش n برابر بار الکترون خواهد بود. اگر بار الکتریکی را با علامت q و بار الکترون را با e نمایش دهیم، مقدار بارالکتریکی هر جسم از رابطه q=ne تبعیت می‌نماید. واحد بار الکتریکی به افتخار اولین قانون الکتریسته ((قانون کولن)) که آقای کولن کشف نمود، کولن نام دارد. بار الکتریکی یک الکترون در دستگاه برحسب کولن برابر است با: e=۱.۶x۱۰۱۹- c .در نظر داشته باشید که n>-۱ است.(یک کمیت کوانتومی است)

اثر بارهای الکتریکی برهمدیگر:

بر طبق قانون کولن دو بار الکتریکی همنام همدیگر را دفع و دو بار الکتریکی غیر همنام همدیگر راجذب می‌کنند. مقدار نیروی جاذبه یا دافعه بین بارها بر طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بارها نسبت عکس دارد. این نیرو به جنس محیطی که بارها در آن واقع شده نیز وابسته است (بستگی نیرو به گذردهی الکتریکی محیط).