الکتریسیته ساکن

[mohamad.s]

الکتریسیته ساکن


نیروهای متعددی که به هنگام تراکم ماده ظاهر می شود به علت وجود نیروهای رانشی بین بارهای الکتریکی ممنوع است. حرکت این بارهای الکتریکی ، موجب تولید جریان الکتریسیته و یا به اصطلاح متداول ، جریان برق می شود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده می کنیم.
























● دید کلی
▪ چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جاده ای زنجیر کوتاهی که با سطح زمین تماس دارد؟
▪ آیا زدن رعد و برق بین ابرها نیز به علت وجود الکتریسیته ساکن در آنهاست؟
▪ چرا اگر میله فلزی را در دست بگیریم و مالش دهیم بار الکتریکی در آن ظاهر نمی شود؟
▪ چگونه می توان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیته دار می شود؟
● تاریخچه
یوناینان باستان از مشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می کند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشته های تالس ( ۵۴۷ ـ ۶۴۰ ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( ۱۵۴۴ ـ ۱۶۰۳ م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می باشند.
برای مثال سنگ مغناطیس می تواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند می توانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال ۱۶۴۶ سرتوماس برادن تجربه های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر نمود و اظهار کرد که بین مواد الکتریکی نیز همانند مواد مغناطیسی نیروهای جاذبه و داففه وجود دارند.
● سر تحولی و رشد
در سال ۱۶۶۳ اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید می شد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( ۱۶۷۰ ـ ۱۷۳۶ ) و شارل دونی ( ۱۶۹۸ ـ ۱۷۳۹ ) تجربه های دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکن تری که می توانستند جرقه ها و تکانهای ترسناک الکتریکی تولید کنند.
برای مثال یکی از استادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را در یک بطری پر از مایع جمع کرد. مقدار الکتریسیته در بطری لیدن آن قدر زیاد بود که اگر شخصی بطری را در دست می گرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری می زد تکان شدیدی در بدن خود احساس می کرد.
در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (۱۷۵۶ ـ ۱۷۹۰) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال ۱۷۴۷ منتشر کرد. او معتقد بود که دو نوع الکتریسیته که قبل از وی کشف شده بود اساسا باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی در اثر مالش دارای الکتریسیته می شود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی می شود.
● قانون بقای بار الکتریکی
دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که می توانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر می سازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمی شوند و از بین نیز نمی روند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل می شوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی می کنند، ولی هیچگاه نابود نمی شود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده می شود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب می شود.
● خواص بارهای الکتریسیته
با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی می بریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می رانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را می ربایند. این واقعیت را نشان می دهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکول ها اجسام جامد یا مایع به سبب وجود نیروهای جاذبه الکتریکی بین بارهای الکتریکی از نوع مخالف است.
نیروهای متعددی که به هنگام تراکم ماده ظاهر می شود به علت وجود نیروهای رانشی بین بارهای الکتریکی ممنوع است. حرکت این بارهای الکتریکی ، موجب تولید جریان الکتریسیته و یا به اصطلاح متداول ، جریان برق می شود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده می کنیم.
● تولید الکتریسیته بوسیله مالش
می دانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذره های گرد و غبار یا خرده های کاغذ را جذب می کند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق می افتد و ذره های گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه می چسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذره ها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات می شود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا می کنند دارای الکتریسیته ساکن می شوند.
● الکتریسیته مثبت و منفی
پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال ۱۶۷۲ میلادی توسط اتوفن گریکه که با نام او آشنا هستید بیان شد. او مشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردار شده و سپس از آن رانده می شوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمی رانند بلکه گاهی هم یکدیگر را می ربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می رانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را می ربایند.
دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشه ای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشه ای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید می شود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست می آید.
بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پاره ای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید می کند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه ای می شود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشه ای و ضمغی وضع کرد.
● آزمایش ساده برای تولید الکتریسیته ساکن
بنا به روش سنتی و قدیمی ، در آزمایشهای الکتریسیته ساکن برای تولید الکتریسیته مثبت شیشه را با ابریشم و برای تولید الکتریسیته منفی ، ابونیت را با پوست حیوان و مانند پوست گربه مالش می دهند. ولی امروزه استات سلولز برای تولید الکتریسیته مثبت و پلیتن برای تولید الکتریسیته منفی مناسبتر تشخیص داده شده است. زیرا رطوبت هوا بر روی آنها کمتر اثر می گذارد.
● مواد الکتریسیته ساکن
▪ الکتروفور:
در سال ۱۷۷۵ میلادی آلساندرو داتا که در ایتالیا معلم فیزیک بود. نامهای به پریستلی (کاشف اسپزن) نوشت و در آن نامه شرح داد. که اسبابی به نام الکتروفور اختراع کرده است. الکتروفور را می توان یک نوع ماشین مولد الکتریسیته ساکن نامید. در این دستگاه صفحه نارسانا در اثر مالش با پوست حیوان دارای بار الکترون منفی می شود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت می شود.
سطح پایینتر فلز بوسیله چند نقطه با سطح صفحه نارسانای زیرین تماس دارد. هرگاه سطح بالایی قرص بطور موقت به زمین وصل شود. الکترونها سطح بالایی زمین منتقل می شوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت می شود.