الکتريسيته (برق) چيست ؟الکتريسيته (برق) چيست ؟
برق در هر جاي زندگي ما نقش مهمي را بازي مي کند. به کمک برق خانه هاي ما روشن مي شود، غذاي ما پخته مي شود ، کامپيوتر ، تلويزيون و ساير وسايل برقي ما به کار مي افتد . برق باتري باعث حرکت ماشين و روشن شدن چراغ قوه مي شود.
حال در اينجا از طريق آزمايشي مي توانيد به اهميت برق پي ببريد. از مدرسه ، خانه يا آپارتمان خود شروع به پياده روي کنيد و کليه وسايل و لوازم خانگي و ماشينهايي را که با برق کار مي کنند را يادداشت کنيد، سپس متعجب خواهيد شد که تعداد زيادي از وسايل روزمرهٔ ما بستگي به برق دارند.
اما برق يا الکتريسيته چيست ؟ از کجا مي آيد ؟ چگونه کار مي کند ؟ قبل از اينکه همهٔ اينها را بفهميم بايد اطلاعات کمي درباره اتمها و ساختمانشان داشته باشيم. کليهٔ مواد از اتمها ساخته شده و اتمها نيز از ذرات کوچکتر تشکيل شده اند. سه ذره اصلي سازنده اتم عبارتند از پروتون ، نوترون و الکترون.
همانگونه که ماه به دور زمين مي چرخد ، الکترونها نيز به دور مرکز يا هستهٔ اتم مي چرخند. هسته، مجموعه اي از نوترونها و پروتونها مي باشد.
الکترونها داراي بار منفي و پروتونها داراي بار مثبت هستند. نوترون ها خنثي مي باشند، به عبارت ديگر نه داراي بار مثبت و نه منفي هستند.
در طبيعت اتمهاي مختلفي وجود دارد به گونه اي که هر نوع عنصر داراي اتم خاص خودش است. يک اتم سازندهٔ يک عنصر است. ۱۱۸ عنصر مختلف شناخته شده وجود دارد. بعضي از عناصر، مثل اکسيژني که تنفس مي کنيم، براي زندگي ضروري هستند.
هر اتم از تعداد مشخصي الکترون ، پروتون و نوترون تشکيل شده است. اما تعداد ذرات يک اتم اهميتي ندارد. معمولاًٌ تعداد الکترونها بايد برابر تعداد پروتونها باشد. اگر تعداد آنها برابر باشد، اتم را خنثي مي نامند که در اين حالت اتم بسيار پايدار است.
بنابراين اگر اتمي داراي ۶ پروتون باشد ، تعداد الکترونهاي آن نيز بايد ۶ عدد باشد. عنصري که داراي ۶ الکترون و ۶ پروتون است کربن ناميده مي شود. کربن به مقدار فراواني در خورشيد ، ستارگان ، ستاره هاي دنباله دار ، جو اکثر سيارات و در غذايي که مي خوريم وجود دارد. زغال سنگ از کربن ساخته شده است ، و الماسها نيز همينطور . بعضي از انواع اتمها داراي الکترونهايي هستند که به خوبي به هم متصل نشده اند. اتمي که الکترون از دست مي دهد، پروتونهايش بيش از الکترون بوده و داراي بار مثبت است. اتمي که الکترون مي گيرد داراي ذرات منفي بيشتري بوده و بار منفي دارد. يک اتم باردار را يون مي نامند.
الکترونها را مي توان از يک اتم به اتم ديگري حرکت داد. هنگامي که اين الکترونها بين اتمها حرکت مي کنند، برق يا جريان الکتريکي توليد مي شود. حرکت الکترونها از يک اتم به اتم ديگر جريان ناميده مي شود. در اين حالت يک اتم، الکترون گرفته و ديگري الکترون از دست مي دهد.
اين زنجيره مشابه گروههاي آتش نشاني در زمانهاي قديم است که به کمک سطل آتش را خاموش مي کردند. اما به جاي اينکه سطلي را از نقطهٔ شروع به نقطهٔ پايان برسانند ، هر شخصي مي بايست سطلي از آب براي پرکردن از سطلي به سطل ديگر داشته باشد. بدين ترتيب مقدار زيادي آب از سطل بيرون مي ريخت و آب کافي براي ريختن روي آتش وجود نداشت . عبور برق از يک سيم يا يک مدار مشابهت زيادي با آنچه که در بالا گفته شد دارد. هنگام عبور برق از سيم ، بار از يک اتم به اتم ديگر عبور مي کند.
دانشمندان و مهندسان راههاي زيادي را براي حرکت دادن الکترونها به خارج از اتمها يافته اند. به عبارت ديگر با اضافه نمودن الکترونها و پروتونها، به جاي اينکه حالت خنثي برقرار شود، شما يک پروتون اضافي خواهيد داشت.
از آنجايي که کليه اتمها مي خواهند خنثي باشند ، اتمي که خنثي نيست به دنبال الکترون آزادي جهت پر نمودن محل الکترون از دست رفته مي گردد. اين اتم غير خنثي داراي بار مثبت (+) است، زيرا داراي پروتونهاي خيلي زيادي مي باشد.
الکترون آزاد در اطراف اتم غير خنثي منتظر مانده تا مکاني براي آن پيدا شود. الکترون آزاد داراي بار منفي است و هيچ گونه پروتوني براي خنثي سازي آن وجود ندارد . بنابراين مي گوييم که اين الکترون داراي بار منفي ( ) است.
● حال بارهاي مثبت و منفي چه رابطه اي با الکتريسيته دارند؟
دانشمندان و مهندسان چندين روش را براي ايجاد تعداد زيادي اتم مثبت و الکترون آزاد منفي يافته اند. از آنجايي که اتمهاي مثبت جهت خنثي شدن به دنبال الکترونهاي منفي بوده ، از اين رو آنها قابليت جذب زيادي به اتمهاي مثبت دارند. بدين ترتيب اتم مثبت ، الکترون منفي را جذب کرده و خنثي مي شود. هر قدر که تعداد اتمهاي مثبت يا الکترونهاي منفي بيشتر باشد، قدرت جذب ديگري بيشتر خواهد بود. از آنجايي که هر دو گروه مثبت و منفي يکديگررا جذب مي کنند ، جذب کلي را « بار» مي نامند.
زمانيکه الکترونها در بين اتمهاي ماده حرکت مي کنند، جريان برق توليد مي شود. اين پديده اي است که در يک قطعه سيم اتفاق مي افتد. الکترونها از يک اتم به اتم ديگر عبور کرده و جريان برق را از يک طرف به طرف ديگر برقرار مي کنند ، درست مثل آنچه که در حرکت تصاوير يک فيلم اتفاق مي افتد.
معمولاً قابليت هدايت جريان برق در هر يک از اشياء متفاوت است. مقاومت هر شئ، ميزان قابليت هدايت جريان برق را نشان ميدهد. بعضي از اشياء داراي الکترونهاي خيلي پيوسته به هم بوده و برق از آنها به راحتي عبور نمي کند. به اين نوع اشياء عايق مي گويند . لاستيک ، پلاستيک ، شيشه و هواي خشک داراي مقاومت بالايي بوده و عايق هاي خوبي هستند.
ساير مواد داراي الکترونهاي ناپيوسته بوده و برق به آساني از ميان آنها عبور مي کند. به اين دسته از مواد هادي مي گويند . اکثر فلزات از قبيل مس ، آلومينيوم يا فولاد ، هادي هاي خوبي هستند.
● کلمهٔ « الکتريسيته يا برق » از کجا آمده است ؟
الکترونها ، الکتريسيته ، الکترونيک و ساير کلماتي که با «الکتر» شروع مي شود همگي ريشه در يک کلمه ي يوناني به نام «elektor» به «معني خورشيد درخشان» دارد. در يوناني «elektron» به معني کهرباست .
کهربا يک سنگ قهوه اي مايل به طلايي بسيار زيبايي است که در زير نور خورشيد به رنگ نارنجي و زرد مي درخشد. در واقع کهربا شيرهٔ درخت فسيل شده اي است که در فيلم پارک ژوراسيک نيز از آن استفاده گرديد. ميليون ها سال قبل حشرات به شيرهٔ اين درخت چسبيدند. حشرات کوچکي که دايناسورها را نيش زده بودند داراي خوني در بدنشان بودند که اکنون در کهربا قرار داشت.
يونانيان قديم متوجه شدند که خواص کهربا خيلي عجيب است. به عنوان مثال وقتي کهربا به خز يا ساير اشياء ماليده مي شد ،قادر بود پر را جذب کند. آنها عامل ايجاد اين پديده را نمي دانستند. اما يکي از اولين مثالهاي الکتريسيته ي ساکن را يونانيان کشف کرده بودند . (رجوع به فصل ۳).
کلمه لاتين «electricus» به معني «توليد شده از کهربا توسط اصطکاک» مي باشد. بنابراين کلمه ي انگليسي الکتريسيته از کلمات يوناني و لاتيني که در مورد کهربا بوده ، گرفته شده است.
