الکتریسیته

می‌دانیم که تمام اجسام دارای الکترون‌هائی هستند. پس می‌توانیم بگوئیم الکتریسیته در همه چیز هست. اما چنین نیست. الکتریسیته با الکترون‌های آزاد ارتباط دارد که تعداد آن‌ها …

می‌دانیم که تمام اجسام دارای الکترون‌هائی هستند. پس می‌توانیم بگوئیم الکتریسیته در همه چیز هست. اما چنین نیست. الکتریسیته با الکترون‌های آزاد ارتباط دارد که تعداد آن‌ها در جامدات و به خصوص در فلزات زیاد است. خاصیت جسم برای به‌دست آوردن بارهای الکتریکی ثابت یا بارهای الکتریکی متحرک، الکتریسیته نام دارد. بارهای الکتریکی ثابت الکتریسیته ساکن و بارهای الکتریکی متحرک الکتریسیته جاری نامیده می‌شود.

در الکتریسیته ساکن، جسم الکترون‌های اضافی به‌دست می‌آورد. یا کمبود الکترون پیدا می‌کند. الکترون‌های اضافی بار منفی تولید می‌کند و کمبود الکترون مثبت به وجود می‌آید. این مطلب قابل درک است زیرا الکترون‌ها بار منفی دارند. قبلاً گفتیم که بار مالیدن دو جسم مثلاً شیشه و ابریشم یا کائوچو و پوست خز می‌توانیم بار الکتریکی ساکمن ایجاد کنیم. اگر جسمی هادی مثلاً سیم مسی را با شیئی باردار لمس کنیم بار الکتریکی آناً در جسم هادی جریان پیدا می‌کند. این جریان چیزی جز حرکت الکترون‌ها نیست. به این ترتیب بار الکتریکی تبدیل به الکتریسیته جاری می‌شود.

الکتریسیته جاری را می‌توانیم به‌صورت لوله‌ای تصور کنیم که پر از مهره‌های شیشه‌ای است و این مهره‌ها الکترون‌ها هستند. همین که یک مهره از یک سر لوله به داخل فشرده یم شود مهره دیگر از سر دیگر لوله بیرون می‌افتد. حرکت الکترون‌ها ممکن است مانند نهر در یک جهت باشد که در آن صورت جریان مستقیم نامیده می‌شود یا اینکهبه جلو و عقب باشد یعنی به‌سرعت در یک جهت و سپس در جهت دیگر باشد. این نوع حرکت الکترون‌ها جریان متناوب نام دارد. جریان متناوب معمولاً ثانیه‌ای ۶۰ بار تغییر جهت می‌دهد و چش به سبب سرعت زیاد نمی‌تواند آن را ببیند.

انرژی الکتریکی را چگونه اندازه می‌گیریم؟ طبق تعریف فیزیک دانان آمپر مقدار جریانی است که از دو سیم به فاصله یک متر عبور کند و نیروی مغناطیسی معادل دو ده میلیونیم نیوتن در هر متر سیم ایجاد کند. این مقدار الکتریسیته را کولومب می‌نامند.

کولومب مقدار الکتریسیته‌ای است که در یک ثانیه از سیمی عبور می‌کند که دارای جریان یک آمپر باشد. حرکت دادن بارهای الکتریکی احتیاج به‌کار دارد. واحد اختلاف پتانسیل ولت است. اختلاف پتانسیل یعنی مقداری بار الکتریکی در یک نقطه جمع شده و آماده است که به نقطه دیگر حمل شود. اگر نیروی الکتریکی با حرکت دادن یک کولومب بار، یک ژول کار انجام بدهد می‌گوئیم اختلاف پتانسیل بین دو نقطه یک ولت است. اگر اختلاف پتانیسل یک ولت باشد و جریان یک آمپر به مدت یک ساعت به طور مداوم عبور کند یک وات ساعت انرژی الکتریکی خواهیم داشت. به خاطر داریم که یک اسب بخار مساوی ۷۳۶ وات است که برابر ۵۵۰ قوت پوند در ثانیه می‌باشد. الکتریسیته را بر حسب کیلووات ساعت حساب می‌کنند. مثلاً یک لامپ ۱۰۰ شمع، که ۱۰ ساعت بسوزد ۱۰۰۰ وات ساعت یا یک کیلووات ساعت برق مصرف می‌کند این برق از کجا می‌آید؟

الکتریسیته را می‌توانیم به‌وسیله انواع پیل‌ها، ژنراتورها و حتی با حرارت دادن محل اتصال دو فلز مختلف تولید کنیم. برقی که ما مصرف می‌کنیم بیشتر از ژنراتورها به‌دست می‌آید. الکتریسیته را می‌توانیم ذخیره کنیم اگر الکتریسیته به‌صورت بار ساکن باشد می‌توانیم آن را در خازن‌ها ذخیره کنیم. اگر به‌صورت انرژی شیمیائی باشد می‌توانیم در پیل‌های انباری که به باتری معروفند ذخیره کنیم. باتری اتومبیل انرژِ الکتریکی را به‌صورت انرژی شیمیائی ذخیره می‌کند.

الکتریسیته چیست و چگونه تولید می‌شود؟ انرژی الکتریکی زمانی تولید می‌شود که یک الکترون مجبور شود از مدار خارجی یک اتم به‌وسیله منابع خارجی انرژی جدا شود.

شش منبع خارجی انرژی که معمولاً برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود عبارتند از:

۱) حرارت: الکتریسیته به‌وسیله حرارت در یک اتصال جفت حرارتی تولید می‌شود.

۲) مالش: الکتریسیته به‌وسیله مالش دو ماده به همدیگر که الکتریسیته ساکن نامیده می‌شود تولید می‌شود.

۳) عمل شیمیائی: الکتریسیته به‌وسیله عمل شیمیائی در یک پیل الکتریکی، هم اولیه، پیل متوسط تولید می‌شود

۴) نور: الکتریسیته زمانی که نوردر ماده‌ای که نسبت به آن (نور) حساس است اثر کند ایجاد می‌شود.

۵) فشار: (القا) الکتریسیته به‌وسیله فشاری که بر روی بلورهای مخصوصی داده می‌شود ایجاد می‌شود.

۶) مغناطیس: الکتریسیته به‌وسیله حرکت نسبی آهن ربا و یک سیم پیچ کم از میدان مغناطیسی آهن ربا عبور می‌کند ایجاد می‌شود.