up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله الکتريسيته‌ي ساکن PDF
QR code - الکتريسيته‌ي ساکن

الکتريسيته‌ي ساکن

الکتريسيته‌ي ساکن
● چه چيز باعث شوک الکتريکي مي شود؟
به شما شوک وارد مي شود. يا در زمستان به خانه بر مي گرديد و کلاه پشمي تان را از سر بر مي داريد و... پووووف! همه ي موهايتان در هوا راست مي شوند. چه اتفاقي افتاده و چرا اغلب اين اتفاق ها در زمستان مي افتد؟ پاسخ الکتريسيته ي ساکن است. براي اينکه بدانيم الکتريسيته ي ساکن چيست، بايد در مورد طبيعت ماده، قدري بيشتر بدانيم. به عبارتي بايد به اين پرسش پاسخ دهيم که چيزهاي اطراف ما از چه ساخته شده اند؟
● همه چيز از اتم ساخته شده است.
يک حلقه از طلاي خالص را مجسم کنيد. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسيم کنيد و نيمي از آن را کنار بگذاريد. اين کار را همين طور ادامه دهيد و ادامه دهيد. به زودي قطعه ي بسيار کوچکي خواهيد داشت که براي ديدنش نياز به ميکروسکوپ داريد. اين قطعه ممکن است بسيار بسيار بسيار کوچک باشد اما هنوز يک قطعه از طلاست. اگر بتوانيد عمل تقسيم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهيد، در نهايت به کوچکترين ذره ي ممکن از طلا مي رسيد که اتم نام دارد. اگر اتم را به ذره هاي کوچکتر تقسيم کنيد، ذره هاي حاصل شده ديگر از جنس طلا نخواهند بود.
همه چيز در اطراف ما از اتم تشکيل شده است. دانشمندان تا امروز تنها ۱۱۵ نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکيبات مختلف اين اتم ها ساخته شده است.
● اجزاي اتم
پس اتم ها از چه چيز ساخته شده اند؟ در مرکز هر اتمي هسته قرار دارد. هسته شامل دو نوع ذره ي متفاوت است که پروتون و نوترون ناميده مي شوند. ذرات کوچک ديگري به نام الکترون به دور هسته مي چرخند.
تعداد الکترون ها، پروتون ها و نوترون هاي ۱۱۵ نوع اتمِ شناخته شده با هم متفاوت است و به همين خاطر هر نوع اتم را مي توان در ميان اتم هاي ديگر شناسايي کرد.
داخل هر اتم را مي توان به منظومه ي شمسي تشبيه کرد. هسته ي اتم در مرکز قرار دارد، مانند خورشيد که در مرکز منظومه ي شمسي است و الکترونها مانند سياره ها به دور مرکز (هسته ي اتم) در گردش هستند. درست مانند منظومه ي شمسي، هسته ي اتم نسبت به الکترونها بسيار بزرگ است. داخل اتم به طور عمده فضاي خالي است و الکترونها فاصله ي بسيار زيادي از هسته دارند. (البته توجه کنيد که تمام اندازه ها نسبت به ابعاد هسته و اتم سنجيده مي شود.)
تصويري که از اتم تا به اينجا ساختيم خيلي دقيق نيست، با اين حال مي توانيم از آن استفاده کنيم تا درباره ي الکتريسيته ي ساکن بيشتر بدانيم.
● بارهاي الکتريکي
پروتون، نوترون و الکترون با هم تفاوت زيادي دارند و هر کدام خواص و ويژگي هاي خاص خودشان را دارند. يکي از اين ويژگي ها، بار الکتريکي است. پروتون ها خاصيتي دارند که ما به آن بار مثبت (+) مي گوييم و الکترون ها بار منفي (-) دارند. نوترون ها بار الکتريکي ندارند و به اصطلاح خنثي هستند.
مقدار بار يک پروتون درست به اندازه ي بار الکترون است و تنها علامت بارها با هم متفاوت است. پس اگر در يک اتم تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر باشد، آن اتم هيچ بار خالصي ندارد و خنثي است.
● الکترون ها مي توانند حرکت کنند.
پروتون ها و نوترون ها در هسته ي اتم به هم فشرده اند. معمولاً هسته ي اتم ثابت است و جابجا نمي شود اما برخي از الکترون هاي اتم که از هسته دورند مي توانند از مدار خودشان خارج شوند. مثلاً مي توانند از يک اتم به اتم ديگر بروند. اتمي که الکترون هايش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هايش) از بار منفي اش (تعداد الکترون هايش) بيشتر است. پس کل اتم بار مثبت دارد. برعکس اتمي که الکترون به دست آورده، بار منفي اش بيشتر از بار مثبت اش است. اين اتم بار منفي دارد. اتمي که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفي)، يون ناميده مي شود.
در بعضي از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه مي دارند و اجازه ي جدا شدن به آنها نمي دهند. اين مواد نارسانا نام دارند. پلاستيک، شيشه، پارچه و هواي خشک، نارسانا هاي خوبي هستند.
برعکس، در بعضي از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ي ورود و خروج مي دهند. در اين مواد الکترون ها مدام در حرکتند. به اين مواد رسانا مي گوييم. اغلب فلزات رساناهاي خوبي هستند.
چطور مي توانيم الکترون ها را از جايي به جايي منتقل کنيم؟ يک راه متداول براي اين کار اين است که دو جسم را به هم مالش بدهيم. اگر آنها از جنس هاي متفاوت و هر دو عايق باشند، الکترونها از يک جسم به جسم ديگر منتقل مي شوند. هر چقدر دو جسم را بيشتر به هم بساييم، بار الکتريکي بيشتري از يکي به ديگري منتقل مي شود و در آن تجمع مي کند. (دانشمندان معتقدند که مالش و يا اصطکاک نيست که باعث انتقال الکترون ها از جسمي به جسم ديگر مي شود. بلکه به سادگي اين تماس دو ماده ي متفاوت است که باعث انتقال الکترون مي شود. با سائيدن دو ماده، سطح تماس آنها با هم افزايش پيدا مي کند و اين کار جابجايي الکترونها را راحت تر مي کند.)
الکتريسيته ي ساکن، مساوي نبودن بارهاي مثبت و منفي در يک جسم است.
● جاذبه ي بارهاي مخالف
حالا خواهيم ديد که بارهاي مثبت و منفي رفتارهاي جالبي از خودشان نشان مي دهند. آيا تا به حال شنيده ايد که آدمها با خصوصيات اخلاقي مخالف، همديگر را جذب مي کنند. ؟ در مورد يون ها اين موضوع حقيقت دارد. دو جسم با بارهاي مخالف (يک جسم با بار مثبت و ديگري با بار منفي) همديگر را جذب مي کنند. يعني به سمت هم کشيده مي شوند. برعکس، دو جسم با بارهاي همنام (دو جسم با بار مثبت و يا دو جسم با بار منفي) همديگر را دفع مي کنند، يعني از هم دور مي شوند.
يک جسم باردار حتي مي تواند اجسام خنثي را هم جذب کند. تا به حال درباره ي اينکه چگونه يک بادکنک به ديوار مي چسبد، فکر کرده ايد؟ اگر بادکنکي را با ساييدن به موهاي خود باردار کنيد، الکترون اضافه به دست مي آورد و بار منفي خواهد داشت. نزديک کردن بادکنک باردار به يک جسم خنثي (مثل ديوار) باعث حرکت الکترون هاي آن جسم مي شود. اگر جسم خنثي رسانا باشد، الکترون هاي زيادي به راحتي به سمت ديگر آن حرکت مي کنند و تا جاي ممکن از بادکنک (که بار منفي دارد) دور مي شوند. اما اگر جسم خنثي نارسانا باشد، الکترونها در اتم ها و مولکول ها کمي خود را به سمت ديگر جابجا مي کنند و تا جايي که اتم اجازه مي دهد، از بادکنک دور مي شوند. در هر دو صورت (جسم خنثي رسانا باشد يا نارسانا) بارهاي مثبت در مجاورت بادکنک بيشتر از بارهاي منفي است. مي دانيم که بارهاي مخالف همديگر را جذب مي کنند. پس بادکنک باردار به جسم خنثي (مثلاً ديوار) مي چسبد. (و تا وقتي که الکترونهاي روي بادکنک به ديوار يا هوا منتقل نشده اند و بادکنک هنوز باردار است، به ديوار چسبيده مي ماند.) اجسام خنثي و اجسام با بار مثبت هم به همين طريق همديگر را جذب مي کنند. آيا مي توانيد آن را به همين شيوه توضيح دهيد؟
و حالا ببينيم که اين اطلاعات چه ارتباطي با جرقه ي بين دست ما و دستگيره ي در دارد و چطور راست شدن موهاي ما را هنگام برداشتن کلاه پشمي توضيح مي دهد.
پاسخ اين است که هنگامي که روي فرش راه مي رويد، الکترونها از فرش به بدن شما منتقل مي شوند. حالا شما بار الکتريکي اضافه در خود جمع کرده ايد. دستگيره ي در را لمس مي کنيد و ... ويز! دستگيره ي در يک رسانا است. الکترونهاي اضافي بدن شما به راحتي به آن منتقل مي شوند و اين انتقال الکترونها باعث ايجاد جرقه بين دست شما و دستگره ي در مي شود.
وقتي کلاه پشمي را از سرتان بر مي داريد، کلاه به موهاي سرتان ماليده مي شود. الکترونها از موهاي شما به کلاه منتقل مي شود. حالا هر تار موي شما بار مثبت دارد. به ياد بياوريد که اشياء با بارهاي همنام همديگر را دفع مي کنند. بنابراين موها تلاش مي کنند تا جاي ممکن از هم دور شوند. پس راست مي ايستند. در اين حالت بيشترين فاصله را از هم پيدا مي کنند.
ما اکثراً در زمستان با پديده هايي که به الکتريسيته ي ساکن مربوط مي شوند روبرو مي شويم. زيرا در تابستان هوا بسيار مرطوب تر از زمستان است. از آن جايي که آب رسانا است، رطوبت موجود در هوا کمک مي کند تا اجسام باردار سريع تر بار خود را تخليه کنند (به هوا منتقل کنند) و در نتيجه بار الکتريکي زيادي در آنها تجمع نمي کند.
● سري تريبو الکتريک
وقتي دو ماده ي مختلف را به هم مي ساييم، کدام يک بار مثبت پيدا مي کند و کدام يک بار منفي؟ دانشمندان با توجه به توانايي مواد در از دست دادن يا به دست آوردن الکترون، آنها را رده بندي کرده اند. اين رده بندي را سري تريبو الکتريک مي نامند. فهرست کوچکي از مواد در دسترس در زير آورده شده اند. در شرايط آرماني اگر دو ماده به هم ساييده شوند، ماده اي که در ليست، در مکان بالاتري قرار دارد، الکترون از دست مي دهد و بار مثبت پيدا مي کند.
● قانون پايستگي بار
وقتي ما چيزي را با الکتريسيته ساکن باردار کنيم، هيچ الکتروني توليد نمي شود و يا از بين نمي رود . همين طور پروتون جديدي به وجود نمي آيد و ناپديد نمي شود. در عمل باردار کردن اجسام، تنها الکترونها از مکاني به مکان ديگر حرکت مي کنند و منتقل مي شوند. بار الکتريکي خالص، در کل ثابت مي ماند. به اين موضوع قانون پايستگي بار الکتريکي مي گويند.
● قانون کولن
اجسام باردار در اطراف خود يک ميدان نيروي الکتريکي نامرئي ايجاد مي کنند. شدت اين نيرو بستگي به مسايل زيادي دارد مثلاً اندازه ي بار دو جسم باردار يا فاصله ي دو جسم و يا شکل اجسام باردار. اين باعث پيچيده شدن موضوع مي شود. براي ساده کردن شرايط مي توانيم فرض کنيم که به جاي اجسام باردار ، نقاط باردار داريم. يعني ابعاد جسم بارداري که در نظر مي گيريم، خيلي خيلي کوچکتر از فاصله ي بين آنها باشد. به طوري که هر جسم براي جسم ديگر تقريباً مثل يک نقطه ي باردار عمل کند.
اولين بار چارلز کولن در دهه ي ۱۷۸۰ ميلادي، نيروي الکتريکي را توصيف کرد. او پي برد که نيروي الکتريکي بين دو جسم باردار و نقطه اي، رابطه ي مستقيم با ضرب بارهايشان دارد.
با دو برابر شدن فاصله، نيروي الکتريکي، نيروي اوليه مي شود.
با دو برابر شدن هر يک از بارها، نيروي الکتريکي، ۴ برابر نيروي اوليه مي شود.

● ديد کلي ▪ چرا به عقب بدنه تانکرهاي نفت جاده اي زنجير کوتاهي که با سطح زمين تماس دارد؟ ▪ آيا زدن رعد و برق بين ابرها نيز به علت وجود الکتريسيته ساکن ...

افسردگي ساکنين برجهاي بتوني را تهديد ميکند بناي ساختمانهاي بلند مسکوني در تهران علاوه بر ايجاد مسائل فني پيچيده اي که اهم آنها را ميتوان مقاومت در مقا ...

● چه چيز باعث شوک الکتريکي مي شود؟ به شما شوک وارد مي شود. يا در زمستان به خانه بر مي گرديد و کلاه پشمي تان را از سر بر مي داريد و... پووووف! همه ي مو ...

بعضي از اتم ها داراي الکترونهاي ناپيوسته هستند. الکترونها را مي توان به آساني از يک اتم به اتم ديگر منتقل کرد. زماني که اين الکترونها در بين اتمها حرک ...

وقتي مي پرسند که موجودات فرازميني چه شکلي است، نماهاي هاليوودي متفاوتي در ذهن شکل مي گيرد، از مهاجمان خونخوار گرفته تا کوچولوهاي دوست داشتني چون اي.تي ...

در حالي که در زندگي و تجارت همه در تلاشند تا از موانع (barriers) عبور کرده و آنها را از سر راه خود بردارند، فيلم، به موانع يا به عبارت علمي تر لايه ها ...

فضاي زيادي در سطوح پائين وجود دارد. با اين جمله، ايده اوليه تکنولوژي نانو شکل گرفت که در سال ۱۹۵۹ از زبان ريچارد فاينمن در يک سخنراني علمي جاري شد. وي ...

قوانين مکانيک را مي توان بطور آماري در دو سطح مختلف به مجموعه اي از اتمها اعمال کرد در سطحي که نظريه جنبشي گازها ناميده مي شود. به طريقي کم و بيش فيزي ...

دانلود نسخه PDF - الکتريسيته‌ي ساکن