الکتریسیته ساکن
چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جادهای 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 نمیشود؟ چگونه میتوان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیتهدار میشود؟ 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 میکند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشتههای تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا میباشند.برای مثال سنگ مغناطیس میتواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند میتوانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربههای 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 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید میشد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 ـ 1736 ) و شارل دونی ( 1698 ـ 1739 ) تجربههای دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکنتری که میتوانستند جرقهها 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 میگرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری میزد تکان شدیدی در بدن خود احساس میکرد.در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 ـ 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 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 میشود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی میشود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که میتوانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر میسازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوند و از بین نیز نمیروند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل میشوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب میشود. خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی میبریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را میربایند. این واقعیت را نشان میدهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکولها 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 میشود 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 میشود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده میکنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش میدانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذرههای گرد و غبار یا خردههای کاغذ را جذب میکند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق میافتد و ذرههای گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه میچسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذرهها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات میشود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا میکنند دارای الکتریسیته ساکن میشوند. الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 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 میشوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمیرانند بلکه گاهی هم یکدیگر را میربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را میربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشهای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشهای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید میشود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست میآید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پارهای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید میکند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشهای میشود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشهای 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 میدهند. 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 میگذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 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 میشود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت میشود.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 میشوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت میشود. چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جادهای 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 نمیشود؟ چگونه میتوان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیتهدار میشود؟ 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 میکند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشتههای تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا میباشند.برای مثال سنگ مغناطیس میتواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند میتوانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربههای 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 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید میشد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 ـ 1736 ) و شارل دونی ( 1698 ـ 1739 ) تجربههای دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکنتری که میتوانستند جرقهها 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 میگرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری میزد تکان شدیدی در بدن خود احساس میکرد.در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 ـ 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 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 میشود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی میشود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که میتوانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر میسازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوند و از بین نیز نمیروند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل میشوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب میشود. خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی میبریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را میربایند. این واقعیت را نشان میدهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکولها 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 میشود 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 میشود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده میکنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش میدانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذرههای گرد و غبار یا خردههای کاغذ را جذب میکند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق میافتد و ذرههای گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه میچسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذرهها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات میشود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا میکنند دارای الکتریسیته ساکن میشوند. الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 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 میشوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمیرانند بلکه گاهی هم یکدیگر را میربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را میربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشهای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشهای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید میشود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست میآید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پارهای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید میکند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشهای میشود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشهای 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 میدهند. 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 میگذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 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 میشود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت میشود.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 میشوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت میشود. چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جادهای 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 نمیشود؟ چگونه میتوان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیتهدار میشود؟ 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 میکند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشتههای تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا میباشند.برای مثال سنگ مغناطیس میتواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند میتوانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربههای 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 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید میشد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 ـ 1736 ) و شارل دونی ( 1698 ـ 1739 ) تجربههای دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکنتری که میتوانستند جرقهها 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 میگرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری میزد تکان شدیدی در بدن خود احساس میکرد.در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 ـ 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 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 میشود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی میشود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که میتوانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر میسازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوند و از بین نیز نمیروند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل میشوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب میشود. خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی میبریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را میربایند. این واقعیت را نشان میدهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکولها 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 میشود 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 میشود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده میکنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش میدانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذرههای گرد و غبار یا خردههای کاغذ را جذب میکند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق میافتد و ذرههای گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه میچسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذرهها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات میشود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا میکنند دارای الکتریسیته ساکن میشوند. ه چیز باعث شوک الکتریکی می شود؟
شما مدتی روی فرش راه رفته اید. به دستگیره ی در می رسید و ناگهان.... ویزززززز! و به شما شوک وارد می شود. یا در زمستان به خانه بر می گردید و کلاه پشمی تان را از سر بر می دارید و... پووووف! همه ی موهایتان در هوا راست می شوند. چه اتفاقی افتاده و چرا اغلب این اتفاق ها در زمستان می افتد؟ پاسخ الکتریسیته ساکن است. برای اینکه بدانیم الکتریسیته ساکن چیست، باید در مورد طبیعت ماده، قدری بیشتر بدانیم. به عبارتی باید به این پرسش پاسخ دهیم که "چیزهای اطراف ما از چه ساخته شده اند؟" همه چیز از اتم ساخته شده است.یک حلقه از طلای خالص را مجسم کنید. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسیم کنید و نیمی از آن را کنار بگذارید. این کار را همین طور ادامه دهید و ادامه دهید. به زودی قطعه بسیار کوچکی خواهید داشت که برای دیدنش نیاز به میکروسکوپ دارید. این قطعه ممکن است بسیار بسیار بسیار کوچک باشد اما هنوز یک قطعه از طلاست. اگر بتوانید عمل تقسیم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهید، در نهایت به کوچکترین ذره ممکن از طلا می رسید که "اتم" نام دارد. اگر اتم را به ذره های کوچکتر تقسیم کنید، ذره های حاصل شده دیگر از جنس طلا نخواهند بود. همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است. دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکیبات مختلف این اتم ها ساخته شده است. اجزای اتمپس اتم ها از چه چیز ساخته شده اند؟ در مرکز هر اتمی "هسته" قرار دارد. هسته شامل دو نوع ذره ی متفاوت است که "پروتون" و "نوترون" نامیده می شوند. ذرات کوچک دیگری به نام الکترون به دور هسته می چرخند.تعداد الکترون ها، پروتون ها و نوترون های 115 نوع اتمِ شناخته شده با هم متفاوت است و به همین خاطر هر نوع اتم را می توان در میان اتم های دیگر شناسایی کرد.داخل هر اتم را می توان به منظومه شمسی تشبیه کرد. هسته اتم در مرکز قرار دارد، مانند خورشید که در مرکز منظومه شمسی است و الکترون ها مانند سیاره ها به دور مرکز (هسته ی اتم) در گردش هستند. درست مانند منظومه ی شمسی، هسته ی اتم نسبت به الکترون ها بسیار بزرگ است. داخل اتم به طور عمده فضای خالی است و الکترون ها فاصله بسیار زیادی از هسته دارند. (البته توجه کنید که تمام اندازه ها نسبت به ابعاد هسته و اتم سنجیده می شود.)تصویری که از اتم تا به اینجا ساختیم خیلی دقیق نیست، با این حال می توانیم از آن استفاده کنیم تا درباره الکتریسیته ساکن بیشتر بدانیم. بارهای الکتریکیپروتون، نوترون و الکترون با هم تفاوت زیادی دارند و هر کدام خواص و ویژگی های خاص خودشان را دارند. یکی از این ویژگی ها، "بار الکتریکی" است. پروتون ها خاصیتی دارند که ما به آن "بار مثبت" (+) می گوییم و الکترون ها "بار منفی" (-) دارند. نوترون ها بار الکتریکی ندارند و به اصطلاح خنثی هستند.مقدار بار یک پروتون درست به اندازه ی بار الکترون است و تنها علامت بارها با هم متفاوت است. پس اگر در یک اتم تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر باشد، آن اتم هیچ بار خالصی ندارد و خنثی است. الکترون ها می توانند حرکت کنند.پروتون ها و نوترون ها در هسته ی اتم به هم فشرده اند. معمولاً هسته اتم ثابت است و جابجا نمی شود اما برخی از الکترون های اتم که از هسته دورند می توانند از مدار خودشان خارج شوند. مثلاً می توانند از یک اتم به اتم دیگر بروند. اتمی که الکترون هایش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هایش) از بار منفی اش (تعداد الکترون هایش) بیشتر است. پس کل اتم بار مثبت دارد. برعکس اتمی که الکترون به دست آورده، بار منفی اش بیشتر از بار مثبت اش است. این اتم بار منفی دارد. اتمی که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفی)، "یون" نامیده می شود.در بعضی از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه می دارند و اجازه جدا شدن به آن ها نمی دهند. این مواد "نارسانا" نام دارند. پلاستیک، شیشه، پارچه و هوای خشک، نارسانا های خوبی هستند.برعکس، در بعضی از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ورود و خروج می دهند. در این مواد الکترون ها مدام در حرکتند. به این مواد "رسانا" می گوییم. اغلب فلزات رساناهای خوبی هستند.چطور می توانیم الکترون ها را از جایی به جایی منتقل کنیم؟ یک راه متداول برای این کار این است که دو جسم را به هم مالش بدهیم. اگر آنها از جنس های متفاوت و هر دو عایق باشند، الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شوند. هر چقدر دو جسم را بیشتر به هم بساییم، بار الکتریکی بیشتری از یکی به دیگری منتقل می شود و در آن تجمع می کند. (دانشمندان معتقدند که مالش و یا اصطکاک نیست که باعث انتقال الکترون ها از جسمی به جسم دیگر می شود. بلکه به سادگی این تماس دو ماده ی متفاوت است که باعث انتقال الکترون می شود. با سائیدن دو ماده، سطح تماس آن ها با هم افزایش پیدا می کند و این کار جابجایی الکترون ها را راحت تر می کند.)الکتریسیته ساکن، مساوی نبودن بارهای مثبت و منفی در یک جسم است. جاذبه بارهای مخالفحالا خواهیم دید که بارهای مثبت و منفی رفتارهای جالبی از خودشان نشان می دهند. آیا تا به حال شنیده اید که "آدم ها با خصوصیات اخلاقی مخالف، همدیگر را جذب می کنند."؟ در مورد یون ها این موضوع حقیقت دارد. دو جسم با بارهای مخالف (یک جسم با بار مثبت و دیگری با بار منفی) همدیگر را جذب می کنند. یعنی به سمت هم کشیده می شوند. برعکس، دو جسم با بارهای همنام (دو جسم با بار مثبت و یا دو جسم با بار منفی) همدیگر را دفع می کنند، یعنی از هم دور می شوند.بار های مخالف همدیگر را جذب می کنند. بار های مشابه همدیگر را دفع می کنند. یک جسم باردار حتی می تواند اجسام خنثی را هم جذب کند. تا به حال درباره این که چگونه یک بادکنک به دیوار می چسبد، فکر کرده اید؟ اگر بادکنکی را با ساییدن به موهای خود باردار کنید، الکترون اضافه به دست می آورد و بار منفی خواهد داشت. نزدیک کردن بادکنک باردار به یک جسم خنثی (مثل دیوار) باعث حرکت الکترون های آن جسم می شود. اگر جسم خنثی رسانا باشد، الکترون های زیادی به راحتی به سمت دیگر آن حرکت می کنند و تا جای ممکن از بادکنک (که بار منفی دارد) دور می شوند. اما اگر جسم خنثی نارسانا باشد، الکترونها در اتم ها و مولکول ها کمی خود را به سمت دیگر جابجا می کنند و تا جایی که اتم اجازه می دهد، از بادکنک دور می شوند. در هر دو صورت (جسم خنثی رسانا باشد یا نارسانا) بارهای مثبت در مجاورت بادکنک بیشتر از بارهای منفی است. می دانیم که بارهای مخالف همدیگر را جذب می کنند. پس بادکنک باردار به جسم خنثی (مثلاً دیوار) می چسبد. (و تا وقتی که الکترونهای روی بادکنک به دیوار یا هوا منتقل نشده اند و بادکنک هنوز باردار است، به دیوار چسبیده می ماند.) اجسام خنثی و اجسام با بار مثبت هم به همین طریق همدیگر را جذب می کنند. آیا می توانید آن را به همین شیوه توضیح دهید؟و حالا ببینیم که این اطلاعات چه ارتباطی با جرقه بین دست ما و دستگیره در دارد و چطور راست شدن موهای ما را هنگام برداشتن کلاه پشمی توضیح می دهد.پاسخ این است که هنگامی که روی فرش راه می روید، الکترون ها از فرش به بدن شما منتقل می شوند. حالا شما بار الکتریکی اضافه در خود جمع کرده اید. دستگیره در را لمس می کنید و ... ویز! دستگیره در یک رسانا است. الکترون های اضافی بدن شما به راحتی به آن منتقل می شوند و این انتقال الکترون ها باعث ایجاد جرقه بین دست شما و دستگیره در می شود.وقتی کلاه پشمی را از سرتان بر می دارید، کلاه به موهای سرتان مالیده می شود. الکترونها از موهای شما به کلاه منتقل می شود. حالا هر تار موی شما بار مثبت دارد. به یاد بیاورید که اشیاء با بارهای همنام همدیگر را دفع می کنند. بنابراین موها تلاش می کنند تا جای ممکن از هم دور شوند. پس راست می ایستند. در این حالت بیشترین فاصله را از هم پیدا می کنند.ما اکثراً در زمستان با پدیده هایی که به الکتریسیته ی ساکن مربوط می شوند روبرو می شویم. زیرا در تابستان هوا بسیار مرطوب تر از زمستان است. از آن جایی که آب رسانا است، رطوبت موجود در هوا کمک می کند تا اجسام باردار سریع تر بار خود را تخلیه کنند (به هوا منتقل کنند) و در نتیجه بار الکتریکی زیادی در آن ها تجمع نمی کند. سری تریبو الکتریکوقتی دو ماده مختلف را به هم می ساییم، کدام یک بار مثبت پیدا می کند و کدام یک بار منفی؟ دانشمندان با توجه به توانایی مواد در از دست دادن یا به دست آوردن الکترون، آن ها را رده بندی کرده اند. این رده بندی را "سری تریبو الکتریک" می نامند. فهرست کوچکی از مواد در دسترس در زیر آورده شده اند. در شرایط آرمانی اگر دو ماده به هم ساییده شوند، ماده ای که در لیست، در مکان بالاتری قرار دارد، الکترون از دست می دهد و بار مثبت پیدا می کند. می توانید با مواد زیر این موضوع را آزمایش کنید:كتريسيته ساكن چيست؟ شما روي يك قاليچه راه مي رويد ، زنگ در را فشار مي دهيد و … زپ !!! شوكه مي شويد. يا در هواي سرد ، شما پس از ورود به داخل كلاه خود را بر مي داريد و … لوبينگ !!! تمام موهاي شما سيخ شده اند . چه اتفاقي افتاده است ؟ و چرا اين اتفاق فقط در زمستان رخ مي دهد ؟ پاسخ اينست: الكتريسيته ساكن براي درك الكتريسيته ساكن ، بايد قدري در مورد ماهيت مواد بدانيم . به بيان ديگر مواد پيرامون ما از چه ساخته شده اند ؟ - « تمام مواد از اتمها تشكيل شده اند » يك حلقه طلاي خالص را در نظر بگيريد . آنرا دو نيم نموده و يك نيمه را كنار بگذاريد . تقسيم كردن را مرتباً تكرار كنيد . بزودي شما يك قطعه بسيار كوچك خواهيد داشت كه بدون ميكروسكوپ ديده نمي شود . ممكن است كه اين تكه خيلي خيلي كوچك باشد ولي هنوز طلا است . اگر شما بتوانيد به تقسيم كردن ادامه دهيد ، سرانجام به كوچكترين ذره طلا دست خواهيد سافت كه اتم ناميده مي شود . اگر شما تقسيم كردن را ادامه دهيد ، اجزاء به دست آمده طلا نخواهد بود . تمام چيزها در اطراف ما از اتم تشكيل شده است . تاكنون دانشمندان 115 نوع اتم كشف كرده اند . هر چيزي را كه مي بينيد ، از تركيبات متنوع اين اتمها تشكيل شده است .ـ « اجزاء اتم » پس اتمها از چه چيزهايي تشكيل شده اند ؟ در وسط هر اتم يك « هسته » وجود دارد . هسته اتم داراي دو جزء بسيار ريز به نام هاي « پروتون » و « نوترون » مي باشد . ذرات بسيار ريز دوران كننده بدور هسته « الكترون » ناميده مي شود . 115نوع اتم با يكديگر متفاوتند چون تعداد الكترون ها ، پروتون ها و نوترون هاي آنها متفاوتند . خوب است مدل اتم را بصورت منظومه شمسي تصور كنيم . هسته در مركز اتم قرار دارد ، همانند خورشيد در قلب منظومه شمسي . الكترونها به دور هسته مي چرخند مثل سيارات دوار به دور خورشيد . مانند منظومه شمسي ، هسته بزرگتر از الكترونهاست . اتم تقريباً فضاي خاليست و الكترونها بسيار دور از هسته مي باشند . عليرغم صحت كامل اين مدل ، ما مي توانيم از آن براي درك الكتريسيته ساكن استفاده نمائيم . ( توجه : مدل دقيق نشان مي دهد كه الكترونها داراي حركت 3 بعدي به اشكال گوناگون مي باشند كه اربيتال ناميده مي شود ، كه ممكنست در مباحث بعدي به آن اشاره شود . ) ـ « بارهاي الكتريكي » پروتونها ، نوترونها و الكترونها با يكديگر متفاوتند ، آنها هر يك خصوصيات منحصر به فرد خود را دارند . يكي از اين خصوصيات بار الكتريكي است . پروتونها بار (+) دارند . الكترونها داراي بار منفي مي باشند (ـ) . نوترونها هم كه فاقد بار مي باشند ، خنثي ناميده مي شوند . ميزان بار يك پروتونها برابر ميزان بار الكترونست ، زماني كه تعداد پروتونهاي يك اتم با تعداد نوترونهاي آن برابر باشد ، اتم فاقد بار بوده و خنثي ناميده مي شود . ـ « الكترونها مي توانند حركت كنند » در داخل هسته پروتونها و نوترونها محكم به هم چسبيده اند . در نتيجه هسته نمي تواند تغيير كند . ولي بعضي از الكترونهاي خارجي ضعيف نگه داشته مي شوند . آنها مي توانند از يك اتم به اتم ديگر بروند . اتمي كه الكترونهاي خود را از دست داده است بار مثبت ( پروتون ) بيشتري (نسبت به الكترون ) دارد . اين اتم بار مثبت دارد . اتمي كه الكترون كسب مي كند بار منفي بيشتري نسبت به اجزاء مثبت به دست مي آورد . اين اتم بار منفي دارد . اتم باردار « يون » ناميده مي شود . بعضي مواد الكترونهاي خود را محكم نگه مي دارند . الكترونها نمي توانند به راحتي از ميان آنها عبور نمايند . اين قسم مواد عايق ناميده مي شوند . پلاستيك ، پارچه و هواي خشك عايقهاي خوبي هستند . ساير مواد داراي چند الكترون نه چندان محكم هستند كه به راحتي بين آنها جابجا مي شوند . اين گونه مواد رسانا ناميده مي شوند . اكثر فلزات رساناهاي خوبي هستند . چگونه ما مي توانيم الكترونها را از جايي به جاي ديگر منتقل نمائيم ؟ يك راه بسيار معمول مالش دو جسم به يكديگر است . اگر آنها از دو جنس متفاوت باشند و هر دو عايق باشند ممكنست الكترونها از يكي به ديگري منتقل گردد . مالش بيشتر ، حركت بيشتر الكترونها و در نتيجه ايجاد بار بيشتر . ( دانشمندان معتقدند كه مالش يا اصطكاك سبب حركت الكترونها نمي شود ، بلكه تماس بين دو ماده سبب ايجاد اين حالت مي گردد . مالش تنها سبب افزايش سطح تماس مي شود ) الكتريسيته ساكن نتيجه عدم توازن بين بارهاي مثبت و منفي است . ـ « تأثير متقابل » بارهاي مثبت و منفي به صورت جالبي روي يكديگر اثر مي گذارند . آيا تاكنون نام « تأثير متقابل » به گوشتان خورده است ؟ خب ، اين واقعيت دارد . دو جسم با بارهاي متفاوت يا متضاد ( مثبت و منفي ) يكديگر را جذب مي كنند ، يا به سمت هم كشيده مي شوند ، اجسام با بارهاي مشابه ( هر دو مثبت يا هر دو منفي ) يكديگر را دفع مي نمايند . جذب بارهاي متضاد دفع بارهاي مشابه جسم باردار ، اجسام خنثي را نيز جذب مي نمايد . فكر كنيد كه چگونه مي توان يك بادكنك را به ديوار بچسبانيد . اگر شما بادكنك را با مالش آن بر روي موهايتان باردار كنيد ، الكترون اضافي را جذب نموده و داراي بار منفي مي شود ، نگه داشتن آن نزديك يك شيء خنثي باعث تحريك بارهاي موجود در آن جسم مي شود . اگر جسم رسانا باشد ، بسياري از الكترونها به سادگي به سمت ديگر مي روند ، و تا حد امكان از بادكنك دور مي شوند . اگر جسم عايق باشد ، الكترونهاي موجود در اتم و مولكول فقط مي توانند به صورت جزئي به سمت ديگر حركت كنند و از بادكنك دور شوند . در هر صورت بارهاي مثبت بيشتري كنار بادكنك منفي وجود دارد . تأثير متقابل . بادكنك مي چسبد . ( حداقل تا زمانيكه الكترونهاي موجود روي بادكنك جدا شوند .) اين فرايند براي اجسام خنثي يا باردار مثبت همانندست . پس ارتباط همه اين موارد با شوك چيست ؟ يا موهاي پر از الكتريسيته ؟ وقتيكه شما كلاه پشمي تان را بر مي داريد موهاي شما را در خلاف جهت مالش مي دهد . الكترونها از موهاي شما به سمت كلاه مي رود . حالا هر يك از تارهاي موي شما داراي بار مثبت مي باشد . بخاطر داشته باشيد ، اجسام با بارهاي مشابه يكديگر را دفع مي نمايند . بنابراين موها سعي مي كنند تا حر ممكن از يكديگر دور شوند . پس تا حد امكان راست شده و از هم دور مي شوند . چه روز بدي براي موها ! اگر شما روي يك قالي راه برويد ، الكترونها از قاليچه به شما منتقل مي شود . حالا شما الكترون اضافي داريد . زنگ در را لمس كنيد و زپ !!! زنگ در رساناست . الكترونها از شما به زنگ در منتقل مي شوند . شما شوكه مي شويد . ما معمولاً به الكتريسيته ساكن در زمستان توجه مي كنيم وقتيكه هوا بسيار خشك است . در تابستان ، هوا مرطوبتر است . آب موجود در هوا از حركت سريع الكترونها جلوگيري مي كند . بنابراين شما نمي توانيد بار زيادي ايجاد كنيد . ـ « فعاليت گروهي » فعاليت 1 خميدگيري آب وسايل مورد نياز : يك قطعه پلاستيك محكم يا شانه پلاستيكي ، يا يك بادكنك سينك ظرفشويي و شير آب مراحل كار : 1- شير آب را باز كنيد تا آب به قطر اينچ ار آن خارج شود . 2- شانه را با ماليدن آن روي موهاي خشك بلند يا بلوز پشمي باردار نماييد. 3- شانه را به آرامي نزديك آب ببريد و «خميدگي » آب را مشاهده كنيد . 4- اين فعاليت را مي توان با بادكنك نيز انجام داد . الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 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 میشوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمیرانند بلکه گاهی هم یکدیگر را میربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را میربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشهای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشهای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید میشود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست میآید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پارهای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید میکند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشهای میشود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشهای 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 میدهند. 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 میگذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 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 میشود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت میشود.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 میشوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت میشود. فعاليت 2: الف- هرگاه جسمي را كه داراي بارالكتريكي است به كلاهك يك الكتروسكوپ بدون بار تماس دهيد، چه اتفاقي مي افتد؟ آيا ورقه طلا از تيغه فلزي دور مي شود؟ چرا؟ علت را توضيح دهيد. ب- مي خواهيم در يك جسم رساناي بدون بار الكتريكي ( يك الكتروسكوپ يا يك كره رسانا) بار الكتريكي القا كنيم. براي انجام اين كار يك تيغه پلاستيكي كه داراي بار الكتريكي منفي است در اختيار شما است. مراحل مختلف كار را شرح دهيد. اگر به جاي تيغه پلاستيكي، تيغه شيشه اي را كه داراي بار مثبت است بكار بريد، نوع بار الكتريكي القا شده چه تغييري مي كند؟ جواب الف: هر گاه جسمي مثل يك ميله ابونيتي با بار منفي را به كلاهك الكتروسكوپ تماس دهيم، در اثر القاء الكتريكي، بارهاي مثبت جذب ميله شده و در روي كلاهك جمع مي شوند و نيز بارهاي منفي از ميله رانده شده و به روي ورقه طلا و تيغه فلزي مي روند. در اين حالت تيغه فلزي ورقه طلا را به علت داشتن بارهاي همنوع رانده و از خود دور مي كند. جواب ب: ابتدا تيغه پلاستيكي را كه بار منفي دارد به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم تا ورقه طلا به اندازه دلخواه از تيغه فلزي دور شود. در همين حال الكتروسكوپ را به وسيله تماس با انگشت در مدت كوتاهي به زمين وصل مي كنيم. سپس انگشت را برداشته و تيغ پلاستيكي را از الكتروسكوپ دور مي كنيم. ملاحظه مي شود ورقه طلا همچنان در حال انحراف باقي مي ماند زيرا در الكتروسكوپ بار خالص مثبت ايجاد شدهاست. اگر همين آزمايش را با تيغه شيشه اي كه بار مثبت دارد انجام دهيم، بار ايجاد شده در الكتروسكوپ منفي خواهد بود. چگونه با يك الكتروسكوپ كه از قبل بارالكتريكي دارد مي توانيد پي ببريد جسمي كه در اختيار شماست: الف- بار الكتريكي دارد يا خير؟ ب- رساناست يا نارسانا. جواب الف- جسم را به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم( يا به آن تماس مي دهيم) . اگر ورقه طلا انحراف پيدا كند، جسم بار الكتريكي دارد. در اين حالت ميزان انحراف ورقه طلا متناسب با بارالكتريكي جسم است. جواب ب- ابتدا جسم را به پارچه پشمي مي ماليم. سپس آن را با دست گرفته و به كلاهك نزديك مي كنيم. اگر ورقه طلا دور شود، جسم نا رسانا است. زيرا بار الكتريكي ايجاد شده در خود را حفظ كرده است. اما اگر انحرافي در ورقه طلا مشاهده نشد، جسم رسانا است، زيرا بارالكتريكي خود را از طريق دست به زمين منتقل كرده است و ديگر باري ندارد تا در الكتروسكوپ القا بار كند. 1- با دم پايي پلاستيكي تميز روي فرش راه برويد و سعي كنيد دم پايي روي فرش مالش داده شود. سپس با نوك انگشت خود، گوش و يا نوك بيني يك نفر را كه در اتاق است، لمس كنيد، چه اتفاقي مي افتد؟علت را توضيح دهيد. 2- با چه پديده هاي مشابه ديگري آشنا هستيد؟ آيا ممكن است اين پديده ها خطرناك باشند؟ 3- چرا زير تانكرهاي مخصوص حمل سوخت، زنجير آويزان مي كنند؟ 4- آيا اين پديده در مورد هواپيما در هنگام پرواز ايجاد مي شود؟ در مورد هواپيما چه تدبيري به كار برده مي شود؟ جواب1: در اثر راه رفتن و مالش دم پايي پلاستيكي با فرش، بار الكتريكي منفي در كفش و بدن ايجاد مي شود. هنگام تماس نوك انگشت با گوش يك نفر، با زدن يك جرقه كوچك، اين بار الكتريكي به بدن او منتقل مي شود. جواب 2: اگر با لباس پشمي در داخل اتومبيل بنشينيد و مدتي حركت كنيد، هنگام پايين آمدن و گرفتن دستگيره براي بستن اتومبيل، بين دست شما و دستگيره جرقه زده مي شود. در محل هاي مسدودي مثل اتاق عمل بيمارستان و يا تعميرگاه هاي اتومبيل كه گازهاي اشتعال زا مثل اتر جمع مي شود، وقوع يك جرقه كوچك مي تواند به آتش سوزي و سانحه منجر شود. جواب 3: هنگام حركت تانكر، در اثر مالش بدنه آن با هوا مقدار زيادي بار الكتريكي در آن جمع مي شود. تجمع اين بار و انتقال آن به زمين يا اجسام مجاور ديگر مي تواند همراه با جرقه باشد و سوخت تانكر را منفجر كند. وجود زنجير باعث مي شود تا بارهاي الكتريكي ايجاد شده به طور مداوم به زمين منتقل شوند و در بدنه تانكر جمع نگردند به اين ترتيب از ايجاد جرقه جلوگيري مي شود. جواب 4: هنگام پرواز هواپيما نيز در اثر مالش بدنه آن با هوا مقدار زيادي بار الكتريكي در آن ايجاد مي شود. اين بار مي تواند براي سوخت هواپيما بسيار خطرناك باشد. براي رفع اين مشكل باتري هاي مخصوصي در هواپيما قرار مي دهند تا بارهاي ايجاد شده در اثر مالش را جمع و در خود ذخيره نمايد. ضمناً مقداري از اين بار نيز خودبخود از محل نوك تيز هواپيما دوباره به هوا منتقل مي شود.لکترواستاتیک به شاخهای از علم فیزیک گویند که به مطالعه بارهای الکتریکی و نیروهای بین آن ها در حالتی که بار چشمه بدون حرکت است میپردازد.بنابراین باری که بر آن نیرو وارد می شود می تواند حرکت کند. از زمان باستان دانسته شده بود که برخی از مواد، مانند کهربا، پس از مالیده شدن، مواد و ذرات سبک را جذب میکنند. واژهٔ یونانی برای کهربا (ήλεκτρον یا همان electron) سرچشمهٔ پیدایش واژهٔ electricity شد. پدیدههای الکترو استاتیک از نیروهایی ناشی میشوند که بارهای الکتریکی بر هم وارد میکنند. این نیروها به وسیلهٔ «قانون کولمب» توصیف میشوند. نیروهای الکتروستاتیکی نیروهای غالب در برهم کنش بین ذرات در ابعاد متوسط بین اتمی هستند.برای مثال نیروی الکترو استاتیکی بین یک الکترون و یک پروتون، که با یکدیگر یک اتم هیدروژن را تشکیل میدهند، در حدود ۴۰ مرتبه از نیروی گرانشی بین آنها بزرگتر است. در مشاهدات روزمره پدیدههای الکترو استاتیکی مثالهای متعددی دارند که مواردی مانند چسبیدن پوششهای پلاستیکی به دست پس از جدا کردن آنها از بستهبندی، انفجار ظاهراً خودبخودی سیلوی غلّات، آسیب وارده به قطعات الکترونیکی در هنگام ساخت، و عملکرد دستگاههای فوتوکپی را در بر میگیرد. این پدیده ها عمدتا ناشی از تجمع بار الکتریکی بر سطح اشیا است که بر اثر تماس با اشیای دیگر صورت میگیرد. کاغذ shavings attracted by a charged CD قانون کولن (به مرور زمان و برای راحتی بیان از کولمب به کولن تغییر یافتهاست) معادلهٔ پایهٔ الکترو استاتیک، قانون کولمب است که نیروی بین دو «بار نقطهای» را توصیف میکند. اندازهٔ نیروی الکترومغناطیسی بین دو بار الکتریکی نقطهای با حاصلضرب اندازهٔ بارها نسبت مستقیم، و با مربع فاصلهٔ بین دو بار نسبت معکوس دارد: در رابطهٔ بالا، Q۱ و Q۲ اندازهٔ بارها و r فاصلهٔ بین دو بار بوده و ε۰ ثابتی است که«گذردهیفضایآزاد» نامیده میشود، و مقدار آن برابر است با: برحسب A2s4 kg-1m-3 یا C2N−۱m−2 یا F m−1. میدان الکتریکی میدان الکتریکی (دارای واحد ولت بر متر) در یک نقطه به صورت نیرو (بر حسب نیوتون) بر واحد بار (بر حسب کولمب) بر یک بار موجود در آن نقطه تعریف میشود. با توجه به این تعریف و قانون کولمب، نتیجهگیری میشود که اندازهٔ میدان الکتریکی E که به وسیلهٔ یک بار نقطهای تنها، Q، ایجاد میشود از این رابطه به دست میآید: مساله ی اصلی الکتروستاتیک اکنون تمام شده است.زیرا رابطه ی بالا میدان ناشی از هر توزیع دلخواه را به دست می دهد.از این جا به بعد کار ما در الکتروستاتیک فرمول بندی منسجم تر و یافتن روابطی برای محاسبه ی راحت تر E است.همه ی فیزیک الکتروستاتیک در قانون کولمب خلاصه شده است. برای فرمول بندی کلی ریاضی میدان الکتریکی دیورژانس و کرل آن را محاسبه می کنیم: دیورژانس E :قانون گاوس قانون گاوس بیان میکند که «شار کلّی الکتریکی که از درون یک سطح بسته میگذرد با بار کلی الکتریکی که به وسیلهٔ سطح در بر گرفته میشود متناسب است».از لحاظ ریاضی این قانون در دو صورت انتگرالی و دیفرانسیلی قابل بیان است: قانون گاوس به شکل انتگرالی : به فرم دیفرانسیلی: در رابطهٔ بالا،عملگر دیورژانس است. قانون گاوس مستقیما با گرفتن دیورژانس E از قانون کولمب نتیجه می شود و این رابطه دارای "فیزیک" تازه ای نیست. کرل E ,پتانسیل الکترو استاتیک کرل میدان الکتریکی را مستقیما با مشتق گیری از رابطه ی کولمب محاسبه می کنیم: با محاسبه ی عبارت بالا می رسیم به: با اعمال قضیه استوکس به دو طرف رابطه ی بالا می رسیم به: در نتبجه انتگرال خطی E بین دو نقطه مستقل از مسیر است.طبق یک قضیه در آنالیز برداری میتوان چنین میدان برداری ای را به صورت گرادیان یک تابع اسکالر در نظر گرفت. به این تابع، پتانسیل الکترواستاتیک (که با نام ولتاژ هم شناخته میشود) گفته میشود. این واقعیت به صورت ریاضی به این شکل نشان داده میشود: می توان یک نقطه را به عنوان صفر پتانسیل در نظر گرفت و در نتیجه به هر نقطه یک پتانسیل نسبت داد.معمولا صفر پتانسیل را در بی نهایت دور از توزیع بار در نظر می گیرند. پتانسیل الکترواستاتیک در یک نقطه را میتوان به صورت مقدار کار بر واحد بار که لازم است انجام شود تا بار الکتریکی از نقطهای واقع در بینهایت به آن نقطه آورده شود تعریف کرد.جهت یک میدان الکتریکی،، از نقاط دارایپتانسیل،، بالا به نقاط دارای پتانسیل پایین است. معادلهٔ پواسون با ترکیب تعریف پتانسیل الکترواستاتیک با فرم دیفرانسیلی قانون گاوس، رابطهای بین پتانسیل φ و چگالی بار ρ به دست میآید: این رابطه، همان معادلهٔ پواسون است. در این رابطه، ε۰ گذردهی خلأ است. در غیاب بار الکتریکی، معادله به این صورت در میآید: به این معادله، معادلهٔ لاپلاس گفته میشود. انرژی الکتروستاتیک می توان مقدار اترژی ذخیره شده تاشی از وجود یک توزیع بار را از روابط زیر به دست آورد: یا تقریب الکترو استاتیکی اعتبار تقریب الکترواستاتیک بودن بر این فرض استوار است که میدان الکتریکی، «غیر چرخشی» است: با توجه به قانون فاراده، این فرض متضمّن عدم وجود (یا عدم وجود تقریبی) میدان مغناطیسی متغیر با زمان است: به بیان دیگر، تقریب الکترواستاتیک بودن نیاز ندارد که میدان مغناطیسی یا جریان الکتریکی وجود نداشته باشد، بلکه اگر میدان مغناطیسی یا جریان الکتریکی وجود داشته باشد، باید با زمان تغییر نکند، یا در بدترین حالت، باید تغییرات آن با زمان بسیار کند باشد. در برخی از مسائل، برای پیشبینی دقیق هم به الکترو استاتیک و هم به مگنتو استاتیک نیاز است. اما در این حالت میتوان از تزویج بین این دو چشمپوشی کرد. سریهای تریبو الکتریک اثر تریبو الکتریک " نوعی از باردار شدن الکتریکی بر اثر تماس است که در آن، برخی از مواد هنگامیکه با مادهٔ دیگری تماس یافته و سپس از آن جدا میشوند، دارای بار الکتریکی میشوند. یکی از مواد دارای بار مثبت شده و دیگری باری منفی با همان اندازهٔ بار مثبت مادهٔ دیگر خواهد داشت. قطبیت و میزان بارهای تولید شده بسته به جنس مواد، ناهمواری سطح، دما، کرنش، و سایر مشخصات تغییر میکنند. به عنوان مثال، کهربا میتواند بر اثر اصطکاک با مادهای مانند پشم دارای بار الکتریکی شود. این ویژگی، که برای نخستین بار به وسیلهٔ تالس ثبت شد، نخستین پدیدهٔ الکتریکی بود که به وسیلهٔ بشر مورد بررسی قرار گرفت. نمونههایی از مواد دیگر که وقتی به هم مالیده شوند میتوانند دارای بار قابل ملاحظهای شوند عبارتند از شیشهای که با ابریشم مالیده شود، و لاستیک سفتی که با خز مالیده شود. مولدهای الکترو استاتیک وجود عدم تعادل در بار سطحی به این معنی است که اشیا، نیروهای جاذبه یا دافعه از خود نشان میدهند. این عدم تعادل بار سطحی، که الکتریستهٔ ساکن تولید میکند، میتواند به وسیلهٔ تماس و سپس جدایش دو سطح با جنس مختلف، بر اثر پدیدهٔ باردار شدن الکتریکی تماسی و اثر تریبو الکتریک تولید شود. مالش دو جسم نارسانا مقدار زیادی الکتریستهٔ ساکن تولید میکند. این تنها بر اثر اصطکاک نیست؛ دو سطح نارسانا را میتوان تنها با قرار دادن روی هم دارای بار الکتریکی کرد. از آنجا که بیشتر سطوح، ناهموار هستند، باردار شدن الکتریکی از راه تماس نسبت به مالش زمان بیشتری میبرد. مالش دو جسم به هم مقدار تماس چسبنده را بین آن دو افزایش میدهد. معمولاً نارساناها، یعنی موادی که الکتریسیته را هدایت نمیکنند، بار سطحی را هم خوب تولید کرده و هم خوب نگه میدارند. مثالهایی از این مواد عبارتند از لاستیک، پلاستیک، شیشه، و مادهٔ سفید رنگ موجود در پوست پرتقال. مواد رسانا، به جز مواردی که مثلاً یک سطح فلزی به وسیلهٔ نارساناهای جامد یا مایع تحت تأثیر قرار میگیرد، به ندرت عدم تعادل بار الکتریکی ایجاد میکنند. باری که هنگام باردار شدن الکتریکی منتقل میشود، بر روی سطح جسم ذخیره میشود. مولدهای الکتریسیتهٔ ساکن، دستگاههاییکه ولتاژهای خیلی بالا در جریان خیلی پایین تولید کرده و برای نمایش پدیدهٔ الکترو استاتیک در کلاس درس مورد استفاده قرار میگیرند، بر این اثر تکیه دارند. توجه کنید که وجود جریان الکتریکی نه از نیروهای الکترو استاتیک و نه از جرقه زدن، تخلیهٔ کرونا، و پدیدههای دیگر جلوگیری نمیکند. هر یک از این پدیدهها میتوانند همزمان با جریان الکتریکی در یک سیستم وجود داشته باشند. خنثیسازی بار آشناترین شکل پدیدههای الکترو استاتیک طبیعی، ایجاد اذیت برای انسان در فصول دارای رطوبت کم است. اما این پدیدهها میتوانند در برخی از شرایط، مخرب و مضر باشند (مانند ساخت قطعات الکترونیکی). هنگام کار در تماس مستقیم با مدارهای مجتمع الکترونیکی (به ویژهMOSFETهای ظریف)، یا در حضور گازهای قابل اشتعال، باید احتیاط شود که از ذخیره شدن و سپس تخلیهٔ ناگهانی بار الکتریکی ساکن جلوگیری شود. القای بار القای بار هنگامی اتفاق میافتد که یک جسم دارای بار منفی سبب رانش الکترونها از سطح جسم دیگری میشود. این امر ناحیهای در جسم دوم ایجاد میکند که دارای بار مثبتتری است. سپس یک نیروی جاذبه بین دو جسم اعمال میشود. برای نمونه، هنگامی که یک بادکنک مالش داده میشود، در نتیجهٔ ایجاد نیروی جاذبه بین دو سطح (بادکنک و دیوار) که دارای بارهای الکتریکی مخالف هستند، بادکنک به دیوار میچسبد (سطح دیوار به دلیل القای بار دارای بار الکتریکی میشود. این امر به این ترتیب اتفاق میافتد که الکترونهای آزاد موجود بر سطح دیوار به وسیلهٔ بادکنک دارای بار منفی رانده میشوند و به این ترتیب سطح دیوار دارای بار مثبت میشود که به سطح بادکنک که دارای بار منفی است نیروی جاذبه اعمال میکند). الکتریسیتهٔ ساکن نوشتار اصلی: Static electricity آذرخش over اورادئا in رومانی پیش از سال ۱۸۳۲، که در آن مایکل فاراده نتایج آزمایش خود در زمینهٔ ماهیت الکترونیک را منتشر کرد، فیزیکدانها تصور میکردند که «الکتریسیتهٔ ساکن» با سایر بارهای الکتریکی تفاوت دارد. مایکل فاراده ثابت کرد که الکتریسیتهٔ القا شده به وسیلهٔ آهنربا، الکتریسیتهٔ ولتاییک تولید شده به وسیلهٔ باتری، و الکتریسیتهٔ ساکن همگی یکسان هستند. الکتریسیتهٔ ساکن معمولاً هنگامی ایجاد میشود که مواد خاصی، مانند پشم و پلاستیک، و یا کف کفش و قالی، به یکدیگر مالیده شوند. این فرایند سبب میشود که الکترونها از سطح یک ماده کشیده شده و بر روی سطح مادهٔ دیگر قرار گیرند. یک شوک استاتیک زمانی اتفاق میافتد که سطح مادهٔ دوم، که به سبب الکترونها دارای بار منفی شدهاست، با سطح یک مادهٔ رسانای دارای بار مثبت تماس یابد، یا بر عکس. از الکتریسیتهٔ ساکن در فتوکپی، فیلترهای هوا، و برخی از رنگهای اتومبیل استفاده میشود. الکتریسیتهٔ ساکن نتیجهٔ ایجاد بار بر روی دو سطحی است که از هم جدا شدهاند. برخی از قطعات الکتریکی ممکن است بر اثر الکتریسیتهٔ ساکن به سادگی آسیب ببینند. برای جلوگیری از این امر، سازندگان قطعات از برخی از وسایل ضد الکتریسیتهٔ ساکن استفاده میکنند. الکتریسیتهٔ ساکن در صنعت شیمی وقتی دو جسم مختلف با هم تماس یافته و از هم جدا شوند، ممکن است تجمعی از بارهای الکتریکی رخ دهد که سبب میشود یکی از مواد دارای بار مثبت و دیگری دارای بار منفی شود. شوک الکتریکی خفیفیکه پس از لمس یک جسم دارای اتصال به زمین، در حال راه رفتن روی فرش، به انسان وارد میشود نمونهای است از بار الکتریکی اضافی که بر اثر اصطکاک بین کفش انسان و فرش به بدن انسان منتقل میشود. انتقال بار به بدن ممکن است سبب تخلیهٔ الکتریکی شدیدی شود. اگرچه آزمایش الکتریسیتهٔ ساکن ممکن است جالب باشد، در صنایعی که با مواد قابل اشتعال سر و کار دارند، جرقه ممکن است سبب خطراتی جدی شود. در چنین صنایعی، یک جرقهٔ الکتریکیکوچک میتواند سبب اشتعال مخلوطهای قابل انفجار شده و نتایج مخربی به بار آورد. در سیالات دارای رسانایی پایین الکتریکی هم که در لولهها جریان دارند، یک مکانیزم مشابه باردار شدن الکتریکی ممکن است رخ دهد. این فرایند، باردار شدن الکتریکی جریان نام دارد. سیالات دارای رسانایی پایین الکتریکی (کمتر از ۵۰ پیکو زیمنس بر متر، کهدر آن پیکو زیمنس بر متر واحد رسانایی الکتریکیاست) «انباره» نامیده میشوند. سیالات دارای رسانایی بالایpS/m ۵۰، غیر انباره نامیده میشوند. در غیر انبارهها، بارها با همان سرعتی که از هم جدا میشوند با هم باز ترکیب میشوند و بنابراین تولید بار الکترو استاتیک قابل توجه نیست. در صنعت پتروشیمی، pS/m ۵۰ مقدار پیشنهادی برای حداقل رسانایی سیال است که برای بارزدایی کافی از سیال مناسب است. یک مفهوم مهم در سیالات نارسانا، «زمان آرامش استاتیک» است. این زمان، مشابه ثابت زمانی (τ) در یک مدار RC است. برای مواد نارسانا، این پارامتر برابر نسبت ثابت دی الکتریک استاتیک تقسیم بر رسانایی مادهاست. برای سیالات هیدرو کربنی، این عدد گاهی به صورت تقریبی با تقسیم عدد ۱۸ بر رسانایی ماده به دست میآید. پس سیالی که دارای رسانایی الکتریکی pS/cm ۱ (pS/m 100) است دارای زمان آرامشی تقریباً برابر با ۱۸ ثانیه خواهد بود. بار اضافی موجود در سیال در طی زمانی تقریباً ۴ تا ۵ برابر زمان آرامش، ۹۰ ثانیه برای سیال فرضی ما، کاملاً محو خواهد شد. در سرعتهای بالاتر سیال و قطرهای بالاتر لولهٔ حامل سیال، تولید بار افزایش مییابد و در لولههای دارای قطر ۸ اینچ (cm 20) و بیشتر، تولید بار قابل توجهاست. بهترین راه کنترل تولید بار استاتیک در این سیستمها، محدود کردن سرعت سیال است. استاندارد بریتانیایی BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static Electricity حدود سرعت را تعیین میکند. به دلیل اثر بزرگ آب بر ثابت دی الکتریک، سرعت پیشنهادی برای سیالات هیدرو کربنی حاوی آب به m/s ۱ محدود میشود. اتصال و زمین کردن، راههای متداولی هستند که میتوان به وسیلهٔ آنها از تجمع بار جلوگیری کرد. برای سیالات دارای رسانایی الکتریکی کمتر از pS/m ۱۰، این تمهیدات کافی نبوده و استفاده از افزودنیهای ضد الکتریسیتهٔ ساکن هم ممکن است لازم باشد. استانداردهای در دسترس BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static ElectricityNFPA ۷۷ (۲۰۰۷) Recommended Practice on Static ElectricityAPI RP ۲۰۰۳ (۱۹۹۸) Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents القای الکترو استاتیکی در کاربردهای تجاری از سالها پیش، از پدیدهٔ القای الکترو استاتیکی در صنعت استفاده میشدهاست. سرآغاز این کار، استفاده از سیستمهای رنگآمیزی صنعتی الکترو استاتیکی بود. از دیگر موارد میتوان استفاده از رنگهای انامل و پلیاورتان برای محصولاتی مانند اتومبیل، دوچرخه و ... را نام برد.رمز و راز الکتریسیته ساکن(1) جسمی که الکترون از دست میدهد، دارای بار مثبت و جسمی که الکترون میگیرد، دارای بار منفی میشود. نوع و جنس جسم در جابهجایی تعداد الکترون، نقش بسیار مهمی دارد. در حقیقت این نوع جسم است که تعیینکننده مقدار تجمع بارالکتریکی در اجسام مختلف است. موها و همچنین اجسام پلاستیکی یا اجسامی که از جنس نایلون هستند، در صورت تماس با اجسام دیگر از توانایی بیشتری در تجمع بار الکتریکی ساکن برخوردارند. اجسامی که بار الکتریکی دارند، ذرات معلق بسیار ریز موجود در محیط را به خود جذب میکنند. در حقیقت بار الکتریکی ایجاد شده در یک جسم، بار اضافی را در جسمی که در نزدیکی آن قرار دارد، ایجاد میکند و به این ترتیب، اجسامی که این بار اضافی در آنها ایجاد شده است، به طرف آن جذب میشوند. به همین دلیل است که همیشه گرد و خاک زیادی روی صفحه تلویزیون یا میز تلویزیون جمع میشود. دندانههای شانه نیز به همین دلیل مسیر جریان آب را به طرف خود تغییر جهت میدهد. بار الکتریکی شانه، مولکولهای آب را به خود جذب میکند. از آنجا که مولکولهای تشکیلدهنده جریان آب به آسانی جابهجا میشوند، با نزدیک شدن شانه به مسیر جریان آب، تغییر مسیر جریان مولکولهای آب را میتوان بهوضوح مشاهده کرد. وقتی موهایتان را با شانه نایلونی شانه میکنید، شانه و موهایتان دارای بار الکتریکی میشود. بار الکتریکی ایجاد شده در شانه و موها همسان است و هر دو آنها به دنبال بار مخالفی هستند تا به آن جذب شوند. به همین علت پس از اینکه شانه را از موهایتان دور میکنید، متوجه دور شدن یا به عبارتی، دفع تارهای مو از همدیگر میشوید. اگر رطوبت موجود در محیط به هر دلیلی کاهش یابد، اثرات ناشی از الکتریسیته ساکن در اجسام محسوستر است. چراکه در صورت وجود رطوبت، پوشش نازکی از مولکولهای آب، سطح اجسام را میپوشاند و این پوشش نازک مانع از حرکت الکترونها و در نتیجه ایجاد الکتریسیته ساکن در اجسام میشود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که میتوانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر میسازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوند و از بین نیز نمیروند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل میشوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب میشود. الکتریسیته ساکن ناشی از تجمع بار الکتریکی روی اجسام، مختلف است. در نتیجه اصطکاک یا سایش دو جسم روی هم، بار الکتریکی ایجاد میشود. به عبارت دیگر، وقتی دو جسم با هم اصطکاک داشته باشند، برخی از الکترونها یا ذرات باردار اتمها از یک جسم به جسمی دیگر منتقل میشوند خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی میبریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را میربایند. این واقعیت را نشان میدهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکولها 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 میشود 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 میشود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده میکنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش میدانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذرههای گرد و غبار یا خردههای کاغذ را جذب میکند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق میافتد و ذرههای گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه میچسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذرهها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات میشود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا میکنند دارای الکتریسیته ساکن میشوند. نخوه ی از بین بردن الکتریسیته ساکن وجود الکتریسیته ساکن در محیطهایی که رطوبت کمتری دارد، اغلب مشکلساز است. در چنین مواردی اغلب هنگام برخورد با افراد یا اجسام، شوک الکتریکی ضعیفی را احساس میکنید. همچنین در این محیطها، گرد و غبار بیشتری روی سطوح مختلف ساکن میشود. با انجام این آزمایش متوجه خواهید شد که الکتریسته ساکن نهتنها میتواند وضعیت قرارگیری تارهای موی سر شما را تحتتأثیر خود قرار دهد بلکه میتواند موجب جابهجایی و حرکت اجسام مختلف نیز بشود. برای انجام این آزمایش ساده تنها به یک شانه پلاستیکی و شیر آب نیاز دارید. شیر آب را باز کنید تا آب کمی با قطری در حدود 5/1 میلیمتر از آن جریان داشته باشد. شانه را چند بار به موهایتان بکشید. سپس به آرامی دندانههای انتهای شانه را از فاصله 8 تا 10 سانتیمتری به جریان آبی که از شیر آب خارج میشود، نزدیک کنید. وقتی فاصله شانه با جریان آب خروجی از شیر به کمتر از 5/2 سانتیمتر میرسد، متوجه خواهید شد که مسیر جریان آب به طرف دندانههای شانه تغییر جهت میدهد. زمستان باتمام ناملایمی هایش، الکتریسیته ساکن را نیز با خود بهمراه دارد. هـمه جا بـرق دار میشود: موها، لباس ها، دستـگیره ی دری کـه هـر روز بایـد بـه آن دست بزنید و خلاصه بـهر کجا که رو میکنید، سرشار از الکتریسته است. واقـعاً دردسر بزرگی است و تحملش دشوار می باشد؛ اما راهـهایی وجود دارد که به واسطه ی آن می توایند این درد سر زمستانی را تا آخرین حد خود کاهش دهید. برای لباس ها زمـانی که لباس ها را می شویید، حتماً باید از نرم کننده اسـتفاده کنید. اگر درحال حاضر این کار را انجام نمیدهید، متوجه تغییر عظیمی خواهید شد.مطمئناً محصولات بسیار زیادی وجود دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. برخی از انواع نرم کننده ها نیز هستند که حاوی مواد ضد جریان الکتریسیته می باشند. نسخه ی خانگی که برای از بین بردن الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد عبارت است از 10 پیمانه آب به همراه 1 پیمانه نرم کننده پارچه و لباس؛ سپس این محلول را به خوبی بهم بزنید و آنرا درون یک ظرف اسپری بریزید. نهایتاً آنرا به آرامی بر روی لباس های دارای الکتریسیته اسپری کنید. همچنین زمانیکه از لباس های دارای الکتریسیته استفاده می کنید، می توانید این لوسیون را بر روی پوست خود استعمال کنید. این امر می تواند تا مدتی شما را از شر الکتریسیته نجات دهد، اما توجه داشته باشید که تا پایان روز نمی توانید روی آن حساب کنید. زمـانی که لباس ها را می شویید، حتماً باید از نرم کننده اسـتفاده کنید. اگر درحال حاضر این کار را انجام نمیدهید، متوجه تغییر عظیمی خواهید شد.مطمئناً محصولات بسیار زیادی وجود دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. برخی از انواع نرم کننده ها نیز هستند که حاوی مواد ضد جریان الکتریسیته می باشند علاوه بر این می توانید از کاغذ خشک کن نیز استفاده کنید و آنرا به زیر و روی لباس هایی که دارای جریان الکتریسیته هستند بمالید. البته سعی کنید که از کاغذ خشک کن به طور مستقیم بر روی لباس هایی که به رنگ مشکی و یا تیره هستند، استفاه نکنید چراکه سبب ایجاد لکه های سفید بر روی لباس خواهند شد. این ورقه ها برای جوراب های پلاستیکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. فقط کافی است که برای یک بار این ورقه را بر روی لباس مورد نظر بمالید تا الکتریسیته ی آن به طرز باورنکردنی از میان برود. اگر داخل خانه هستید و مجبور نیستد که به بیرون بروید، می توایند چند قطره آب بر روی لباسی که دارای الکتریسیته است بپاشید. همچنین می توانید روی لباس های خود را با یک پارچه ی کتانی مرطوب دستمال بکشید. این کار به از بین رفتن الکتریسیته ساکن کمک بسزایی می کند. اگر هیچ چیز دیگری در دست نداشتید، می توانید از یک تکه فلز استفاده کرده و آنرا بر روی لباس های خود بمالید. گاهی اوقات این کار جواب می دهد. من خودم وقتی در مسافرت هستم سعی می کنم تا از گیره های لباس فلزی استفاده کنم تا به این طریق هم در وقت صرفه جویی کرده باشم و هم الکتریسیته لباس ها را به سرعت از بین برده باشم. رمز و راز الکتریسیته ساکن(2) چگونه از الكتريسيته ساكن رها شويد؟ يكي از بدترين مشكلات در فصول سرد افزايش ميزان الكتريسيته ساكن در محيط است. موهاي پر از الكتريسته، لباس هايي كه به تن مي چسبند، پتوهاي برق دار، و فرش هايي كه به شما شك وارد مي كنند تنها بخش كوچكي از مشكلاتي هستند كه به واسطه الكتريسته ساكن براي انسانها ايجاد مي شود. در اين قسمت مي خواهيم بهترين راههاي از بين بردن الكتريسيته را به شما آموزش دهيم. ميزان دشواري: آسان مدت زمان مورد نياز: كمتر از 30 دقيقه و اما اين كار را چگونه انجام دهيم؟ دستگاه بخور اولين و موثرترين راهكار روشن كردن دستگاه بخور يا مرطوب كننده هواست. در روزهاي سرد و خشك زمستان وجود مقداري رطوبت مي تواند الكتريسيته ساكن را از ميان ببرد. مرطوب نگه داشتن پوست بدن خود را مرطوب نگه داريد. در زمستان تنها اين هوا نيست كه خشك مي شود بلكه پوست بدن شما نيز خشك مي شود، الكتريسيته را جذب نموه و به عنوان رسانا عمل مي كند. بنابراين سعي كنيد هميشه از مرطوب كننده استفاده كنيد. استفاده از فلز به عنوان رسانا آيا زمانيكه دستگيره در، شير آب، و كليد روشن و خاموش چراغ را لمس مي كنيد دچار شك مي شويد؟ به جاي رسانا كردن خود يك قطعه فلز را قرباني كنيد. به عنوان مثال پيش از باز كردن در ابتدا با كليد آنرا لمس كنيد تا الكتريسيته تخليه شود. كفپوش ضد الكتريسيته از فرش ها و كفپوش هاي ضد الكتريسيته استفاده كنيد تا در حين راه رفتن و ايجاد تماس الكتريسيته ايجاد نشود. مواد مصنوعي و پلاستيكي الكتريسته ساكن بيشتر در مواد و محصولات شيميايي و ساختگي و به ويژه نايلون و پلاستيك ايجاد مي شود. در كمد لباس هاي خود حداقل چند لباس با الياف طبيعي قرار دهيد تا از ايجاد الكتريسيته در داخل كمد جلوگيري بعمل آيد. نمگير در كنار تلويزيون از پك هاي كوچك نمگير استفاده كنيد تا الكتريسته آن رفع شود.
شما مدتی روی فرش راه رفته اید. به دستگیره ی در می رسید و ناگهان.... ویزززززز! و به شما شوک وارد می شود. یا در زمستان به خانه بر می گردید و کلاه پشمی تان را از سر بر می دارید و... پووووف! همه ی موهایتان در هوا راست می شوند. چه اتفاقی افتاده و چرا اغلب این اتفاق ها در زمستان می افتد؟ پاسخ الکتریسیته ساکن است. برای اینکه بدانیم الکتریسیته ساکن چیست، باید در مورد طبیعت ماده، قدری بیشتر بدانیم. به عبارتی باید به این پرسش پاسخ دهیم که "چیزهای اطراف ما از چه ساخته شده اند؟" همه چیز از اتم ساخته شده است.یک حلقه از طلای خالص را مجسم کنید. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسیم کنید و نیمی از آن را کنار بگذارید. این کار را همین طور ادامه دهید و ادامه دهید. به زودی قطعه بسیار کوچکی خواهید داشت که برای دیدنش نیاز به میکروسکوپ دارید. این قطعه ممکن است بسیار بسیار بسیار کوچک باشد اما هنوز یک قطعه از طلاست. اگر بتوانید عمل تقسیم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهید، در نهایت به کوچکترین ذره ممکن از طلا می رسید که "اتم" نام دارد. اگر اتم را به ذره های کوچکتر تقسیم کنید، ذره های حاصل شده دیگر از جنس طلا نخواهند بود. همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است. دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکیبات مختلف این اتم ها ساخته شده است. اجزای اتمپس اتم ها از چه چیز ساخته شده اند؟ در مرکز هر اتمی "هسته" قرار دارد. هسته شامل دو نوع ذره ی متفاوت است که "پروتون" و "نوترون" نامیده می شوند. ذرات کوچک دیگری به نام الکترون به دور هسته می چرخند.تعداد الکترون ها، پروتون ها و نوترون های 115 نوع اتمِ شناخته شده با هم متفاوت است و به همین خاطر هر نوع اتم را می توان در میان اتم های دیگر شناسایی کرد.داخل هر اتم را می توان به منظومه شمسی تشبیه کرد. هسته اتم در مرکز قرار دارد، مانند خورشید که در مرکز منظومه شمسی است و الکترون ها مانند سیاره ها به دور مرکز (هسته ی اتم) در گردش هستند. درست مانند منظومه ی شمسی، هسته ی اتم نسبت به الکترون ها بسیار بزرگ است. داخل اتم به طور عمده فضای خالی است و الکترون ها فاصله بسیار زیادی از هسته دارند. (البته توجه کنید که تمام اندازه ها نسبت به ابعاد هسته و اتم سنجیده می شود.)تصویری که از اتم تا به اینجا ساختیم خیلی دقیق نیست، با این حال می توانیم از آن استفاده کنیم تا درباره الکتریسیته ساکن بیشتر بدانیم. بارهای الکتریکیپروتون، نوترون و الکترون با هم تفاوت زیادی دارند و هر کدام خواص و ویژگی های خاص خودشان را دارند. یکی از این ویژگی ها، "بار الکتریکی" است. پروتون ها خاصیتی دارند که ما به آن "بار مثبت" (+) می گوییم و الکترون ها "بار منفی" (-) دارند. نوترون ها بار الکتریکی ندارند و به اصطلاح خنثی هستند.مقدار بار یک پروتون درست به اندازه ی بار الکترون است و تنها علامت بارها با هم متفاوت است. پس اگر در یک اتم تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر باشد، آن اتم هیچ بار خالصی ندارد و خنثی است. الکترون ها می توانند حرکت کنند.پروتون ها و نوترون ها در هسته ی اتم به هم فشرده اند. معمولاً هسته اتم ثابت است و جابجا نمی شود اما برخی از الکترون های اتم که از هسته دورند می توانند از مدار خودشان خارج شوند. مثلاً می توانند از یک اتم به اتم دیگر بروند. اتمی که الکترون هایش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هایش) از بار منفی اش (تعداد الکترون هایش) بیشتر است. پس کل اتم بار مثبت دارد. برعکس اتمی که الکترون به دست آورده، بار منفی اش بیشتر از بار مثبت اش است. این اتم بار منفی دارد. اتمی که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفی)، "یون" نامیده می شود.در بعضی از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه می دارند و اجازه جدا شدن به آن ها نمی دهند. این مواد "نارسانا" نام دارند. پلاستیک، شیشه، پارچه و هوای خشک، نارسانا های خوبی هستند.برعکس، در بعضی از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ورود و خروج می دهند. در این مواد الکترون ها مدام در حرکتند. به این مواد "رسانا" می گوییم. اغلب فلزات رساناهای خوبی هستند.چطور می توانیم الکترون ها را از جایی به جایی منتقل کنیم؟ یک راه متداول برای این کار این است که دو جسم را به هم مالش بدهیم. اگر آنها از جنس های متفاوت و هر دو عایق باشند، الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شوند. هر چقدر دو جسم را بیشتر به هم بساییم، بار الکتریکی بیشتری از یکی به دیگری منتقل می شود و در آن تجمع می کند. (دانشمندان معتقدند که مالش و یا اصطکاک نیست که باعث انتقال الکترون ها از جسمی به جسم دیگر می شود. بلکه به سادگی این تماس دو ماده ی متفاوت است که باعث انتقال الکترون می شود. با سائیدن دو ماده، سطح تماس آن ها با هم افزایش پیدا می کند و این کار جابجایی الکترون ها را راحت تر می کند.)الکتریسیته ساکن، مساوی نبودن بارهای مثبت و منفی در یک جسم است. جاذبه بارهای مخالفحالا خواهیم دید که بارهای مثبت و منفی رفتارهای جالبی از خودشان نشان می دهند. آیا تا به حال شنیده اید که "آدم ها با خصوصیات اخلاقی مخالف، همدیگر را جذب می کنند."؟ در مورد یون ها این موضوع حقیقت دارد. دو جسم با بارهای مخالف (یک جسم با بار مثبت و دیگری با بار منفی) همدیگر را جذب می کنند. یعنی به سمت هم کشیده می شوند. برعکس، دو جسم با بارهای همنام (دو جسم با بار مثبت و یا دو جسم با بار منفی) همدیگر را دفع می کنند، یعنی از هم دور می شوند.بار های مخالف همدیگر را جذب می کنند. بار های مشابه همدیگر را دفع می کنند. یک جسم باردار حتی می تواند اجسام خنثی را هم جذب کند. تا به حال درباره این که چگونه یک بادکنک به دیوار می چسبد، فکر کرده اید؟ اگر بادکنکی را با ساییدن به موهای خود باردار کنید، الکترون اضافه به دست می آورد و بار منفی خواهد داشت. نزدیک کردن بادکنک باردار به یک جسم خنثی (مثل دیوار) باعث حرکت الکترون های آن جسم می شود. اگر جسم خنثی رسانا باشد، الکترون های زیادی به راحتی به سمت دیگر آن حرکت می کنند و تا جای ممکن از بادکنک (که بار منفی دارد) دور می شوند. اما اگر جسم خنثی نارسانا باشد، الکترونها در اتم ها و مولکول ها کمی خود را به سمت دیگر جابجا می کنند و تا جایی که اتم اجازه می دهد، از بادکنک دور می شوند. در هر دو صورت (جسم خنثی رسانا باشد یا نارسانا) بارهای مثبت در مجاورت بادکنک بیشتر از بارهای منفی است. می دانیم که بارهای مخالف همدیگر را جذب می کنند. پس بادکنک باردار به جسم خنثی (مثلاً دیوار) می چسبد. (و تا وقتی که الکترونهای روی بادکنک به دیوار یا هوا منتقل نشده اند و بادکنک هنوز باردار است، به دیوار چسبیده می ماند.) اجسام خنثی و اجسام با بار مثبت هم به همین طریق همدیگر را جذب می کنند. آیا می توانید آن را به همین شیوه توضیح دهید؟و حالا ببینیم که این اطلاعات چه ارتباطی با جرقه بین دست ما و دستگیره در دارد و چطور راست شدن موهای ما را هنگام برداشتن کلاه پشمی توضیح می دهد.پاسخ این است که هنگامی که روی فرش راه می روید، الکترون ها از فرش به بدن شما منتقل می شوند. حالا شما بار الکتریکی اضافه در خود جمع کرده اید. دستگیره در را لمس می کنید و ... ویز! دستگیره در یک رسانا است. الکترون های اضافی بدن شما به راحتی به آن منتقل می شوند و این انتقال الکترون ها باعث ایجاد جرقه بین دست شما و دستگیره در می شود.وقتی کلاه پشمی را از سرتان بر می دارید، کلاه به موهای سرتان مالیده می شود. الکترونها از موهای شما به کلاه منتقل می شود. حالا هر تار موی شما بار مثبت دارد. به یاد بیاورید که اشیاء با بارهای همنام همدیگر را دفع می کنند. بنابراین موها تلاش می کنند تا جای ممکن از هم دور شوند. پس راست می ایستند. در این حالت بیشترین فاصله را از هم پیدا می کنند.ما اکثراً در زمستان با پدیده هایی که به الکتریسیته ی ساکن مربوط می شوند روبرو می شویم. زیرا در تابستان هوا بسیار مرطوب تر از زمستان است. از آن جایی که آب رسانا است، رطوبت موجود در هوا کمک می کند تا اجسام باردار سریع تر بار خود را تخلیه کنند (به هوا منتقل کنند) و در نتیجه بار الکتریکی زیادی در آن ها تجمع نمی کند. سری تریبو الکتریکوقتی دو ماده مختلف را به هم می ساییم، کدام یک بار مثبت پیدا می کند و کدام یک بار منفی؟ دانشمندان با توجه به توانایی مواد در از دست دادن یا به دست آوردن الکترون، آن ها را رده بندی کرده اند. این رده بندی را "سری تریبو الکتریک" می نامند. فهرست کوچکی از مواد در دسترس در زیر آورده شده اند. در شرایط آرمانی اگر دو ماده به هم ساییده شوند، ماده ای که در لیست، در مکان بالاتری قرار دارد، الکترون از دست می دهد و بار مثبت پیدا می کند. می توانید با مواد زیر این موضوع را آزمایش کنید:كتريسيته ساكن چيست؟ شما روي يك قاليچه راه مي رويد ، زنگ در را فشار مي دهيد و … زپ !!! شوكه مي شويد. يا در هواي سرد ، شما پس از ورود به داخل كلاه خود را بر مي داريد و … لوبينگ !!! تمام موهاي شما سيخ شده اند . چه اتفاقي افتاده است ؟ و چرا اين اتفاق فقط در زمستان رخ مي دهد ؟ پاسخ اينست: الكتريسيته ساكن براي درك الكتريسيته ساكن ، بايد قدري در مورد ماهيت مواد بدانيم . به بيان ديگر مواد پيرامون ما از چه ساخته شده اند ؟ - « تمام مواد از اتمها تشكيل شده اند » يك حلقه طلاي خالص را در نظر بگيريد . آنرا دو نيم نموده و يك نيمه را كنار بگذاريد . تقسيم كردن را مرتباً تكرار كنيد . بزودي شما يك قطعه بسيار كوچك خواهيد داشت كه بدون ميكروسكوپ ديده نمي شود . ممكن است كه اين تكه خيلي خيلي كوچك باشد ولي هنوز طلا است . اگر شما بتوانيد به تقسيم كردن ادامه دهيد ، سرانجام به كوچكترين ذره طلا دست خواهيد سافت كه اتم ناميده مي شود . اگر شما تقسيم كردن را ادامه دهيد ، اجزاء به دست آمده طلا نخواهد بود . تمام چيزها در اطراف ما از اتم تشكيل شده است . تاكنون دانشمندان 115 نوع اتم كشف كرده اند . هر چيزي را كه مي بينيد ، از تركيبات متنوع اين اتمها تشكيل شده است .ـ « اجزاء اتم » پس اتمها از چه چيزهايي تشكيل شده اند ؟ در وسط هر اتم يك « هسته » وجود دارد . هسته اتم داراي دو جزء بسيار ريز به نام هاي « پروتون » و « نوترون » مي باشد . ذرات بسيار ريز دوران كننده بدور هسته « الكترون » ناميده مي شود . 115نوع اتم با يكديگر متفاوتند چون تعداد الكترون ها ، پروتون ها و نوترون هاي آنها متفاوتند . خوب است مدل اتم را بصورت منظومه شمسي تصور كنيم . هسته در مركز اتم قرار دارد ، همانند خورشيد در قلب منظومه شمسي . الكترونها به دور هسته مي چرخند مثل سيارات دوار به دور خورشيد . مانند منظومه شمسي ، هسته بزرگتر از الكترونهاست . اتم تقريباً فضاي خاليست و الكترونها بسيار دور از هسته مي باشند . عليرغم صحت كامل اين مدل ، ما مي توانيم از آن براي درك الكتريسيته ساكن استفاده نمائيم . ( توجه : مدل دقيق نشان مي دهد كه الكترونها داراي حركت 3 بعدي به اشكال گوناگون مي باشند كه اربيتال ناميده مي شود ، كه ممكنست در مباحث بعدي به آن اشاره شود . ) ـ « بارهاي الكتريكي » پروتونها ، نوترونها و الكترونها با يكديگر متفاوتند ، آنها هر يك خصوصيات منحصر به فرد خود را دارند . يكي از اين خصوصيات بار الكتريكي است . پروتونها بار (+) دارند . الكترونها داراي بار منفي مي باشند (ـ) . نوترونها هم كه فاقد بار مي باشند ، خنثي ناميده مي شوند . ميزان بار يك پروتونها برابر ميزان بار الكترونست ، زماني كه تعداد پروتونهاي يك اتم با تعداد نوترونهاي آن برابر باشد ، اتم فاقد بار بوده و خنثي ناميده مي شود . ـ « الكترونها مي توانند حركت كنند » در داخل هسته پروتونها و نوترونها محكم به هم چسبيده اند . در نتيجه هسته نمي تواند تغيير كند . ولي بعضي از الكترونهاي خارجي ضعيف نگه داشته مي شوند . آنها مي توانند از يك اتم به اتم ديگر بروند . اتمي كه الكترونهاي خود را از دست داده است بار مثبت ( پروتون ) بيشتري (نسبت به الكترون ) دارد . اين اتم بار مثبت دارد . اتمي كه الكترون كسب مي كند بار منفي بيشتري نسبت به اجزاء مثبت به دست مي آورد . اين اتم بار منفي دارد . اتم باردار « يون » ناميده مي شود . بعضي مواد الكترونهاي خود را محكم نگه مي دارند . الكترونها نمي توانند به راحتي از ميان آنها عبور نمايند . اين قسم مواد عايق ناميده مي شوند . پلاستيك ، پارچه و هواي خشك عايقهاي خوبي هستند . ساير مواد داراي چند الكترون نه چندان محكم هستند كه به راحتي بين آنها جابجا مي شوند . اين گونه مواد رسانا ناميده مي شوند . اكثر فلزات رساناهاي خوبي هستند . چگونه ما مي توانيم الكترونها را از جايي به جاي ديگر منتقل نمائيم ؟ يك راه بسيار معمول مالش دو جسم به يكديگر است . اگر آنها از دو جنس متفاوت باشند و هر دو عايق باشند ممكنست الكترونها از يكي به ديگري منتقل گردد . مالش بيشتر ، حركت بيشتر الكترونها و در نتيجه ايجاد بار بيشتر . ( دانشمندان معتقدند كه مالش يا اصطكاك سبب حركت الكترونها نمي شود ، بلكه تماس بين دو ماده سبب ايجاد اين حالت مي گردد . مالش تنها سبب افزايش سطح تماس مي شود ) الكتريسيته ساكن نتيجه عدم توازن بين بارهاي مثبت و منفي است . ـ « تأثير متقابل » بارهاي مثبت و منفي به صورت جالبي روي يكديگر اثر مي گذارند . آيا تاكنون نام « تأثير متقابل » به گوشتان خورده است ؟ خب ، اين واقعيت دارد . دو جسم با بارهاي متفاوت يا متضاد ( مثبت و منفي ) يكديگر را جذب مي كنند ، يا به سمت هم كشيده مي شوند ، اجسام با بارهاي مشابه ( هر دو مثبت يا هر دو منفي ) يكديگر را دفع مي نمايند . جذب بارهاي متضاد دفع بارهاي مشابه جسم باردار ، اجسام خنثي را نيز جذب مي نمايد . فكر كنيد كه چگونه مي توان يك بادكنك را به ديوار بچسبانيد . اگر شما بادكنك را با مالش آن بر روي موهايتان باردار كنيد ، الكترون اضافي را جذب نموده و داراي بار منفي مي شود ، نگه داشتن آن نزديك يك شيء خنثي باعث تحريك بارهاي موجود در آن جسم مي شود . اگر جسم رسانا باشد ، بسياري از الكترونها به سادگي به سمت ديگر مي روند ، و تا حد امكان از بادكنك دور مي شوند . اگر جسم عايق باشد ، الكترونهاي موجود در اتم و مولكول فقط مي توانند به صورت جزئي به سمت ديگر حركت كنند و از بادكنك دور شوند . در هر صورت بارهاي مثبت بيشتري كنار بادكنك منفي وجود دارد . تأثير متقابل . بادكنك مي چسبد . ( حداقل تا زمانيكه الكترونهاي موجود روي بادكنك جدا شوند .) اين فرايند براي اجسام خنثي يا باردار مثبت همانندست . پس ارتباط همه اين موارد با شوك چيست ؟ يا موهاي پر از الكتريسيته ؟ وقتيكه شما كلاه پشمي تان را بر مي داريد موهاي شما را در خلاف جهت مالش مي دهد . الكترونها از موهاي شما به سمت كلاه مي رود . حالا هر يك از تارهاي موي شما داراي بار مثبت مي باشد . بخاطر داشته باشيد ، اجسام با بارهاي مشابه يكديگر را دفع مي نمايند . بنابراين موها سعي مي كنند تا حر ممكن از يكديگر دور شوند . پس تا حد امكان راست شده و از هم دور مي شوند . چه روز بدي براي موها ! اگر شما روي يك قالي راه برويد ، الكترونها از قاليچه به شما منتقل مي شود . حالا شما الكترون اضافي داريد . زنگ در را لمس كنيد و زپ !!! زنگ در رساناست . الكترونها از شما به زنگ در منتقل مي شوند . شما شوكه مي شويد . ما معمولاً به الكتريسيته ساكن در زمستان توجه مي كنيم وقتيكه هوا بسيار خشك است . در تابستان ، هوا مرطوبتر است . آب موجود در هوا از حركت سريع الكترونها جلوگيري مي كند . بنابراين شما نمي توانيد بار زيادي ايجاد كنيد . ـ « فعاليت گروهي » فعاليت 1 خميدگيري آب وسايل مورد نياز : يك قطعه پلاستيك محكم يا شانه پلاستيكي ، يا يك بادكنك سينك ظرفشويي و شير آب مراحل كار : 1- شير آب را باز كنيد تا آب به قطر اينچ ار آن خارج شود . 2- شانه را با ماليدن آن روي موهاي خشك بلند يا بلوز پشمي باردار نماييد. 3- شانه را به آرامي نزديك آب ببريد و «خميدگي » آب را مشاهده كنيد . 4- اين فعاليت را مي توان با بادكنك نيز انجام داد . الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 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 میشوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمیرانند بلکه گاهی هم یکدیگر را میربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را میربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشهای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشهای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید میشود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست میآید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پارهای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید میکند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشهای میشود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشهای 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 میدهند. 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 میگذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 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 میشود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت میشود.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 میشوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت میشود. فعاليت 2: الف- هرگاه جسمي را كه داراي بارالكتريكي است به كلاهك يك الكتروسكوپ بدون بار تماس دهيد، چه اتفاقي مي افتد؟ آيا ورقه طلا از تيغه فلزي دور مي شود؟ چرا؟ علت را توضيح دهيد. ب- مي خواهيم در يك جسم رساناي بدون بار الكتريكي ( يك الكتروسكوپ يا يك كره رسانا) بار الكتريكي القا كنيم. براي انجام اين كار يك تيغه پلاستيكي كه داراي بار الكتريكي منفي است در اختيار شما است. مراحل مختلف كار را شرح دهيد. اگر به جاي تيغه پلاستيكي، تيغه شيشه اي را كه داراي بار مثبت است بكار بريد، نوع بار الكتريكي القا شده چه تغييري مي كند؟ جواب الف: هر گاه جسمي مثل يك ميله ابونيتي با بار منفي را به كلاهك الكتروسكوپ تماس دهيم، در اثر القاء الكتريكي، بارهاي مثبت جذب ميله شده و در روي كلاهك جمع مي شوند و نيز بارهاي منفي از ميله رانده شده و به روي ورقه طلا و تيغه فلزي مي روند. در اين حالت تيغه فلزي ورقه طلا را به علت داشتن بارهاي همنوع رانده و از خود دور مي كند. جواب ب: ابتدا تيغه پلاستيكي را كه بار منفي دارد به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم تا ورقه طلا به اندازه دلخواه از تيغه فلزي دور شود. در همين حال الكتروسكوپ را به وسيله تماس با انگشت در مدت كوتاهي به زمين وصل مي كنيم. سپس انگشت را برداشته و تيغ پلاستيكي را از الكتروسكوپ دور مي كنيم. ملاحظه مي شود ورقه طلا همچنان در حال انحراف باقي مي ماند زيرا در الكتروسكوپ بار خالص مثبت ايجاد شدهاست. اگر همين آزمايش را با تيغه شيشه اي كه بار مثبت دارد انجام دهيم، بار ايجاد شده در الكتروسكوپ منفي خواهد بود. چگونه با يك الكتروسكوپ كه از قبل بارالكتريكي دارد مي توانيد پي ببريد جسمي كه در اختيار شماست: الف- بار الكتريكي دارد يا خير؟ ب- رساناست يا نارسانا. جواب الف- جسم را به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم( يا به آن تماس مي دهيم) . اگر ورقه طلا انحراف پيدا كند، جسم بار الكتريكي دارد. در اين حالت ميزان انحراف ورقه طلا متناسب با بارالكتريكي جسم است. جواب ب- ابتدا جسم را به پارچه پشمي مي ماليم. سپس آن را با دست گرفته و به كلاهك نزديك مي كنيم. اگر ورقه طلا دور شود، جسم نا رسانا است. زيرا بار الكتريكي ايجاد شده در خود را حفظ كرده است. اما اگر انحرافي در ورقه طلا مشاهده نشد، جسم رسانا است، زيرا بارالكتريكي خود را از طريق دست به زمين منتقل كرده است و ديگر باري ندارد تا در الكتروسكوپ القا بار كند. 1- با دم پايي پلاستيكي تميز روي فرش راه برويد و سعي كنيد دم پايي روي فرش مالش داده شود. سپس با نوك انگشت خود، گوش و يا نوك بيني يك نفر را كه در اتاق است، لمس كنيد، چه اتفاقي مي افتد؟علت را توضيح دهيد. 2- با چه پديده هاي مشابه ديگري آشنا هستيد؟ آيا ممكن است اين پديده ها خطرناك باشند؟ 3- چرا زير تانكرهاي مخصوص حمل سوخت، زنجير آويزان مي كنند؟ 4- آيا اين پديده در مورد هواپيما در هنگام پرواز ايجاد مي شود؟ در مورد هواپيما چه تدبيري به كار برده مي شود؟ جواب1: در اثر راه رفتن و مالش دم پايي پلاستيكي با فرش، بار الكتريكي منفي در كفش و بدن ايجاد مي شود. هنگام تماس نوك انگشت با گوش يك نفر، با زدن يك جرقه كوچك، اين بار الكتريكي به بدن او منتقل مي شود. جواب 2: اگر با لباس پشمي در داخل اتومبيل بنشينيد و مدتي حركت كنيد، هنگام پايين آمدن و گرفتن دستگيره براي بستن اتومبيل، بين دست شما و دستگيره جرقه زده مي شود. در محل هاي مسدودي مثل اتاق عمل بيمارستان و يا تعميرگاه هاي اتومبيل كه گازهاي اشتعال زا مثل اتر جمع مي شود، وقوع يك جرقه كوچك مي تواند به آتش سوزي و سانحه منجر شود. جواب 3: هنگام حركت تانكر، در اثر مالش بدنه آن با هوا مقدار زيادي بار الكتريكي در آن جمع مي شود. تجمع اين بار و انتقال آن به زمين يا اجسام مجاور ديگر مي تواند همراه با جرقه باشد و سوخت تانكر را منفجر كند. وجود زنجير باعث مي شود تا بارهاي الكتريكي ايجاد شده به طور مداوم به زمين منتقل شوند و در بدنه تانكر جمع نگردند به اين ترتيب از ايجاد جرقه جلوگيري مي شود. جواب 4: هنگام پرواز هواپيما نيز در اثر مالش بدنه آن با هوا مقدار زيادي بار الكتريكي در آن ايجاد مي شود. اين بار مي تواند براي سوخت هواپيما بسيار خطرناك باشد. براي رفع اين مشكل باتري هاي مخصوصي در هواپيما قرار مي دهند تا بارهاي ايجاد شده در اثر مالش را جمع و در خود ذخيره نمايد. ضمناً مقداري از اين بار نيز خودبخود از محل نوك تيز هواپيما دوباره به هوا منتقل مي شود.لکترواستاتیک به شاخهای از علم فیزیک گویند که به مطالعه بارهای الکتریکی و نیروهای بین آن ها در حالتی که بار چشمه بدون حرکت است میپردازد.بنابراین باری که بر آن نیرو وارد می شود می تواند حرکت کند. از زمان باستان دانسته شده بود که برخی از مواد، مانند کهربا، پس از مالیده شدن، مواد و ذرات سبک را جذب میکنند. واژهٔ یونانی برای کهربا (ήλεκτρον یا همان electron) سرچشمهٔ پیدایش واژهٔ electricity شد. پدیدههای الکترو استاتیک از نیروهایی ناشی میشوند که بارهای الکتریکی بر هم وارد میکنند. این نیروها به وسیلهٔ «قانون کولمب» توصیف میشوند. نیروهای الکتروستاتیکی نیروهای غالب در برهم کنش بین ذرات در ابعاد متوسط بین اتمی هستند.برای مثال نیروی الکترو استاتیکی بین یک الکترون و یک پروتون، که با یکدیگر یک اتم هیدروژن را تشکیل میدهند، در حدود ۴۰ مرتبه از نیروی گرانشی بین آنها بزرگتر است. در مشاهدات روزمره پدیدههای الکترو استاتیکی مثالهای متعددی دارند که مواردی مانند چسبیدن پوششهای پلاستیکی به دست پس از جدا کردن آنها از بستهبندی، انفجار ظاهراً خودبخودی سیلوی غلّات، آسیب وارده به قطعات الکترونیکی در هنگام ساخت، و عملکرد دستگاههای فوتوکپی را در بر میگیرد. این پدیده ها عمدتا ناشی از تجمع بار الکتریکی بر سطح اشیا است که بر اثر تماس با اشیای دیگر صورت میگیرد. کاغذ shavings attracted by a charged CD قانون کولن (به مرور زمان و برای راحتی بیان از کولمب به کولن تغییر یافتهاست) معادلهٔ پایهٔ الکترو استاتیک، قانون کولمب است که نیروی بین دو «بار نقطهای» را توصیف میکند. اندازهٔ نیروی الکترومغناطیسی بین دو بار الکتریکی نقطهای با حاصلضرب اندازهٔ بارها نسبت مستقیم، و با مربع فاصلهٔ بین دو بار نسبت معکوس دارد: در رابطهٔ بالا، Q۱ و Q۲ اندازهٔ بارها و r فاصلهٔ بین دو بار بوده و ε۰ ثابتی است که«گذردهیفضایآزاد» نامیده میشود، و مقدار آن برابر است با: برحسب A2s4 kg-1m-3 یا C2N−۱m−2 یا F m−1. میدان الکتریکی میدان الکتریکی (دارای واحد ولت بر متر) در یک نقطه به صورت نیرو (بر حسب نیوتون) بر واحد بار (بر حسب کولمب) بر یک بار موجود در آن نقطه تعریف میشود. با توجه به این تعریف و قانون کولمب، نتیجهگیری میشود که اندازهٔ میدان الکتریکی E که به وسیلهٔ یک بار نقطهای تنها، Q، ایجاد میشود از این رابطه به دست میآید: مساله ی اصلی الکتروستاتیک اکنون تمام شده است.زیرا رابطه ی بالا میدان ناشی از هر توزیع دلخواه را به دست می دهد.از این جا به بعد کار ما در الکتروستاتیک فرمول بندی منسجم تر و یافتن روابطی برای محاسبه ی راحت تر E است.همه ی فیزیک الکتروستاتیک در قانون کولمب خلاصه شده است. برای فرمول بندی کلی ریاضی میدان الکتریکی دیورژانس و کرل آن را محاسبه می کنیم: دیورژانس E :قانون گاوس قانون گاوس بیان میکند که «شار کلّی الکتریکی که از درون یک سطح بسته میگذرد با بار کلی الکتریکی که به وسیلهٔ سطح در بر گرفته میشود متناسب است».از لحاظ ریاضی این قانون در دو صورت انتگرالی و دیفرانسیلی قابل بیان است: قانون گاوس به شکل انتگرالی : به فرم دیفرانسیلی: در رابطهٔ بالا،عملگر دیورژانس است. قانون گاوس مستقیما با گرفتن دیورژانس E از قانون کولمب نتیجه می شود و این رابطه دارای "فیزیک" تازه ای نیست. کرل E ,پتانسیل الکترو استاتیک کرل میدان الکتریکی را مستقیما با مشتق گیری از رابطه ی کولمب محاسبه می کنیم: با محاسبه ی عبارت بالا می رسیم به: با اعمال قضیه استوکس به دو طرف رابطه ی بالا می رسیم به: در نتبجه انتگرال خطی E بین دو نقطه مستقل از مسیر است.طبق یک قضیه در آنالیز برداری میتوان چنین میدان برداری ای را به صورت گرادیان یک تابع اسکالر در نظر گرفت. به این تابع، پتانسیل الکترواستاتیک (که با نام ولتاژ هم شناخته میشود) گفته میشود. این واقعیت به صورت ریاضی به این شکل نشان داده میشود: می توان یک نقطه را به عنوان صفر پتانسیل در نظر گرفت و در نتیجه به هر نقطه یک پتانسیل نسبت داد.معمولا صفر پتانسیل را در بی نهایت دور از توزیع بار در نظر می گیرند. پتانسیل الکترواستاتیک در یک نقطه را میتوان به صورت مقدار کار بر واحد بار که لازم است انجام شود تا بار الکتریکی از نقطهای واقع در بینهایت به آن نقطه آورده شود تعریف کرد.جهت یک میدان الکتریکی،، از نقاط دارایپتانسیل،، بالا به نقاط دارای پتانسیل پایین است. معادلهٔ پواسون با ترکیب تعریف پتانسیل الکترواستاتیک با فرم دیفرانسیلی قانون گاوس، رابطهای بین پتانسیل φ و چگالی بار ρ به دست میآید: این رابطه، همان معادلهٔ پواسون است. در این رابطه، ε۰ گذردهی خلأ است. در غیاب بار الکتریکی، معادله به این صورت در میآید: به این معادله، معادلهٔ لاپلاس گفته میشود. انرژی الکتروستاتیک می توان مقدار اترژی ذخیره شده تاشی از وجود یک توزیع بار را از روابط زیر به دست آورد: یا تقریب الکترو استاتیکی اعتبار تقریب الکترواستاتیک بودن بر این فرض استوار است که میدان الکتریکی، «غیر چرخشی» است: با توجه به قانون فاراده، این فرض متضمّن عدم وجود (یا عدم وجود تقریبی) میدان مغناطیسی متغیر با زمان است: به بیان دیگر، تقریب الکترواستاتیک بودن نیاز ندارد که میدان مغناطیسی یا جریان الکتریکی وجود نداشته باشد، بلکه اگر میدان مغناطیسی یا جریان الکتریکی وجود داشته باشد، باید با زمان تغییر نکند، یا در بدترین حالت، باید تغییرات آن با زمان بسیار کند باشد. در برخی از مسائل، برای پیشبینی دقیق هم به الکترو استاتیک و هم به مگنتو استاتیک نیاز است. اما در این حالت میتوان از تزویج بین این دو چشمپوشی کرد. سریهای تریبو الکتریک اثر تریبو الکتریک " نوعی از باردار شدن الکتریکی بر اثر تماس است که در آن، برخی از مواد هنگامیکه با مادهٔ دیگری تماس یافته و سپس از آن جدا میشوند، دارای بار الکتریکی میشوند. یکی از مواد دارای بار مثبت شده و دیگری باری منفی با همان اندازهٔ بار مثبت مادهٔ دیگر خواهد داشت. قطبیت و میزان بارهای تولید شده بسته به جنس مواد، ناهمواری سطح، دما، کرنش، و سایر مشخصات تغییر میکنند. به عنوان مثال، کهربا میتواند بر اثر اصطکاک با مادهای مانند پشم دارای بار الکتریکی شود. این ویژگی، که برای نخستین بار به وسیلهٔ تالس ثبت شد، نخستین پدیدهٔ الکتریکی بود که به وسیلهٔ بشر مورد بررسی قرار گرفت. نمونههایی از مواد دیگر که وقتی به هم مالیده شوند میتوانند دارای بار قابل ملاحظهای شوند عبارتند از شیشهای که با ابریشم مالیده شود، و لاستیک سفتی که با خز مالیده شود. مولدهای الکترو استاتیک وجود عدم تعادل در بار سطحی به این معنی است که اشیا، نیروهای جاذبه یا دافعه از خود نشان میدهند. این عدم تعادل بار سطحی، که الکتریستهٔ ساکن تولید میکند، میتواند به وسیلهٔ تماس و سپس جدایش دو سطح با جنس مختلف، بر اثر پدیدهٔ باردار شدن الکتریکی تماسی و اثر تریبو الکتریک تولید شود. مالش دو جسم نارسانا مقدار زیادی الکتریستهٔ ساکن تولید میکند. این تنها بر اثر اصطکاک نیست؛ دو سطح نارسانا را میتوان تنها با قرار دادن روی هم دارای بار الکتریکی کرد. از آنجا که بیشتر سطوح، ناهموار هستند، باردار شدن الکتریکی از راه تماس نسبت به مالش زمان بیشتری میبرد. مالش دو جسم به هم مقدار تماس چسبنده را بین آن دو افزایش میدهد. معمولاً نارساناها، یعنی موادی که الکتریسیته را هدایت نمیکنند، بار سطحی را هم خوب تولید کرده و هم خوب نگه میدارند. مثالهایی از این مواد عبارتند از لاستیک، پلاستیک، شیشه، و مادهٔ سفید رنگ موجود در پوست پرتقال. مواد رسانا، به جز مواردی که مثلاً یک سطح فلزی به وسیلهٔ نارساناهای جامد یا مایع تحت تأثیر قرار میگیرد، به ندرت عدم تعادل بار الکتریکی ایجاد میکنند. باری که هنگام باردار شدن الکتریکی منتقل میشود، بر روی سطح جسم ذخیره میشود. مولدهای الکتریسیتهٔ ساکن، دستگاههاییکه ولتاژهای خیلی بالا در جریان خیلی پایین تولید کرده و برای نمایش پدیدهٔ الکترو استاتیک در کلاس درس مورد استفاده قرار میگیرند، بر این اثر تکیه دارند. توجه کنید که وجود جریان الکتریکی نه از نیروهای الکترو استاتیک و نه از جرقه زدن، تخلیهٔ کرونا، و پدیدههای دیگر جلوگیری نمیکند. هر یک از این پدیدهها میتوانند همزمان با جریان الکتریکی در یک سیستم وجود داشته باشند. خنثیسازی بار آشناترین شکل پدیدههای الکترو استاتیک طبیعی، ایجاد اذیت برای انسان در فصول دارای رطوبت کم است. اما این پدیدهها میتوانند در برخی از شرایط، مخرب و مضر باشند (مانند ساخت قطعات الکترونیکی). هنگام کار در تماس مستقیم با مدارهای مجتمع الکترونیکی (به ویژهMOSFETهای ظریف)، یا در حضور گازهای قابل اشتعال، باید احتیاط شود که از ذخیره شدن و سپس تخلیهٔ ناگهانی بار الکتریکی ساکن جلوگیری شود. القای بار القای بار هنگامی اتفاق میافتد که یک جسم دارای بار منفی سبب رانش الکترونها از سطح جسم دیگری میشود. این امر ناحیهای در جسم دوم ایجاد میکند که دارای بار مثبتتری است. سپس یک نیروی جاذبه بین دو جسم اعمال میشود. برای نمونه، هنگامی که یک بادکنک مالش داده میشود، در نتیجهٔ ایجاد نیروی جاذبه بین دو سطح (بادکنک و دیوار) که دارای بارهای الکتریکی مخالف هستند، بادکنک به دیوار میچسبد (سطح دیوار به دلیل القای بار دارای بار الکتریکی میشود. این امر به این ترتیب اتفاق میافتد که الکترونهای آزاد موجود بر سطح دیوار به وسیلهٔ بادکنک دارای بار منفی رانده میشوند و به این ترتیب سطح دیوار دارای بار مثبت میشود که به سطح بادکنک که دارای بار منفی است نیروی جاذبه اعمال میکند). الکتریسیتهٔ ساکن نوشتار اصلی: Static electricity آذرخش over اورادئا in رومانی پیش از سال ۱۸۳۲، که در آن مایکل فاراده نتایج آزمایش خود در زمینهٔ ماهیت الکترونیک را منتشر کرد، فیزیکدانها تصور میکردند که «الکتریسیتهٔ ساکن» با سایر بارهای الکتریکی تفاوت دارد. مایکل فاراده ثابت کرد که الکتریسیتهٔ القا شده به وسیلهٔ آهنربا، الکتریسیتهٔ ولتاییک تولید شده به وسیلهٔ باتری، و الکتریسیتهٔ ساکن همگی یکسان هستند. الکتریسیتهٔ ساکن معمولاً هنگامی ایجاد میشود که مواد خاصی، مانند پشم و پلاستیک، و یا کف کفش و قالی، به یکدیگر مالیده شوند. این فرایند سبب میشود که الکترونها از سطح یک ماده کشیده شده و بر روی سطح مادهٔ دیگر قرار گیرند. یک شوک استاتیک زمانی اتفاق میافتد که سطح مادهٔ دوم، که به سبب الکترونها دارای بار منفی شدهاست، با سطح یک مادهٔ رسانای دارای بار مثبت تماس یابد، یا بر عکس. از الکتریسیتهٔ ساکن در فتوکپی، فیلترهای هوا، و برخی از رنگهای اتومبیل استفاده میشود. الکتریسیتهٔ ساکن نتیجهٔ ایجاد بار بر روی دو سطحی است که از هم جدا شدهاند. برخی از قطعات الکتریکی ممکن است بر اثر الکتریسیتهٔ ساکن به سادگی آسیب ببینند. برای جلوگیری از این امر، سازندگان قطعات از برخی از وسایل ضد الکتریسیتهٔ ساکن استفاده میکنند. الکتریسیتهٔ ساکن در صنعت شیمی وقتی دو جسم مختلف با هم تماس یافته و از هم جدا شوند، ممکن است تجمعی از بارهای الکتریکی رخ دهد که سبب میشود یکی از مواد دارای بار مثبت و دیگری دارای بار منفی شود. شوک الکتریکی خفیفیکه پس از لمس یک جسم دارای اتصال به زمین، در حال راه رفتن روی فرش، به انسان وارد میشود نمونهای است از بار الکتریکی اضافی که بر اثر اصطکاک بین کفش انسان و فرش به بدن انسان منتقل میشود. انتقال بار به بدن ممکن است سبب تخلیهٔ الکتریکی شدیدی شود. اگرچه آزمایش الکتریسیتهٔ ساکن ممکن است جالب باشد، در صنایعی که با مواد قابل اشتعال سر و کار دارند، جرقه ممکن است سبب خطراتی جدی شود. در چنین صنایعی، یک جرقهٔ الکتریکیکوچک میتواند سبب اشتعال مخلوطهای قابل انفجار شده و نتایج مخربی به بار آورد. در سیالات دارای رسانایی پایین الکتریکی هم که در لولهها جریان دارند، یک مکانیزم مشابه باردار شدن الکتریکی ممکن است رخ دهد. این فرایند، باردار شدن الکتریکی جریان نام دارد. سیالات دارای رسانایی پایین الکتریکی (کمتر از ۵۰ پیکو زیمنس بر متر، کهدر آن پیکو زیمنس بر متر واحد رسانایی الکتریکیاست) «انباره» نامیده میشوند. سیالات دارای رسانایی بالایpS/m ۵۰، غیر انباره نامیده میشوند. در غیر انبارهها، بارها با همان سرعتی که از هم جدا میشوند با هم باز ترکیب میشوند و بنابراین تولید بار الکترو استاتیک قابل توجه نیست. در صنعت پتروشیمی، pS/m ۵۰ مقدار پیشنهادی برای حداقل رسانایی سیال است که برای بارزدایی کافی از سیال مناسب است. یک مفهوم مهم در سیالات نارسانا، «زمان آرامش استاتیک» است. این زمان، مشابه ثابت زمانی (τ) در یک مدار RC است. برای مواد نارسانا، این پارامتر برابر نسبت ثابت دی الکتریک استاتیک تقسیم بر رسانایی مادهاست. برای سیالات هیدرو کربنی، این عدد گاهی به صورت تقریبی با تقسیم عدد ۱۸ بر رسانایی ماده به دست میآید. پس سیالی که دارای رسانایی الکتریکی pS/cm ۱ (pS/m 100) است دارای زمان آرامشی تقریباً برابر با ۱۸ ثانیه خواهد بود. بار اضافی موجود در سیال در طی زمانی تقریباً ۴ تا ۵ برابر زمان آرامش، ۹۰ ثانیه برای سیال فرضی ما، کاملاً محو خواهد شد. در سرعتهای بالاتر سیال و قطرهای بالاتر لولهٔ حامل سیال، تولید بار افزایش مییابد و در لولههای دارای قطر ۸ اینچ (cm 20) و بیشتر، تولید بار قابل توجهاست. بهترین راه کنترل تولید بار استاتیک در این سیستمها، محدود کردن سرعت سیال است. استاندارد بریتانیایی BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static Electricity حدود سرعت را تعیین میکند. به دلیل اثر بزرگ آب بر ثابت دی الکتریک، سرعت پیشنهادی برای سیالات هیدرو کربنی حاوی آب به m/s ۱ محدود میشود. اتصال و زمین کردن، راههای متداولی هستند که میتوان به وسیلهٔ آنها از تجمع بار جلوگیری کرد. برای سیالات دارای رسانایی الکتریکی کمتر از pS/m ۱۰، این تمهیدات کافی نبوده و استفاده از افزودنیهای ضد الکتریسیتهٔ ساکن هم ممکن است لازم باشد. استانداردهای در دسترس BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static ElectricityNFPA ۷۷ (۲۰۰۷) Recommended Practice on Static ElectricityAPI RP ۲۰۰۳ (۱۹۹۸) Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents القای الکترو استاتیکی در کاربردهای تجاری از سالها پیش، از پدیدهٔ القای الکترو استاتیکی در صنعت استفاده میشدهاست. سرآغاز این کار، استفاده از سیستمهای رنگآمیزی صنعتی الکترو استاتیکی بود. از دیگر موارد میتوان استفاده از رنگهای انامل و پلیاورتان برای محصولاتی مانند اتومبیل، دوچرخه و ... را نام برد.رمز و راز الکتریسیته ساکن(1) جسمی که الکترون از دست میدهد، دارای بار مثبت و جسمی که الکترون میگیرد، دارای بار منفی میشود. نوع و جنس جسم در جابهجایی تعداد الکترون، نقش بسیار مهمی دارد. در حقیقت این نوع جسم است که تعیینکننده مقدار تجمع بارالکتریکی در اجسام مختلف است. موها و همچنین اجسام پلاستیکی یا اجسامی که از جنس نایلون هستند، در صورت تماس با اجسام دیگر از توانایی بیشتری در تجمع بار الکتریکی ساکن برخوردارند. اجسامی که بار الکتریکی دارند، ذرات معلق بسیار ریز موجود در محیط را به خود جذب میکنند. در حقیقت بار الکتریکی ایجاد شده در یک جسم، بار اضافی را در جسمی که در نزدیکی آن قرار دارد، ایجاد میکند و به این ترتیب، اجسامی که این بار اضافی در آنها ایجاد شده است، به طرف آن جذب میشوند. به همین دلیل است که همیشه گرد و خاک زیادی روی صفحه تلویزیون یا میز تلویزیون جمع میشود. دندانههای شانه نیز به همین دلیل مسیر جریان آب را به طرف خود تغییر جهت میدهد. بار الکتریکی شانه، مولکولهای آب را به خود جذب میکند. از آنجا که مولکولهای تشکیلدهنده جریان آب به آسانی جابهجا میشوند، با نزدیک شدن شانه به مسیر جریان آب، تغییر مسیر جریان مولکولهای آب را میتوان بهوضوح مشاهده کرد. وقتی موهایتان را با شانه نایلونی شانه میکنید، شانه و موهایتان دارای بار الکتریکی میشود. بار الکتریکی ایجاد شده در شانه و موها همسان است و هر دو آنها به دنبال بار مخالفی هستند تا به آن جذب شوند. به همین علت پس از اینکه شانه را از موهایتان دور میکنید، متوجه دور شدن یا به عبارتی، دفع تارهای مو از همدیگر میشوید. اگر رطوبت موجود در محیط به هر دلیلی کاهش یابد، اثرات ناشی از الکتریسیته ساکن در اجسام محسوستر است. چراکه در صورت وجود رطوبت، پوشش نازکی از مولکولهای آب، سطح اجسام را میپوشاند و این پوشش نازک مانع از حرکت الکترونها و در نتیجه ایجاد الکتریسیته ساکن در اجسام میشود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که میتوانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر میسازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوند و از بین نیز نمیروند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل میشوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب میشود. الکتریسیته ساکن ناشی از تجمع بار الکتریکی روی اجسام، مختلف است. در نتیجه اصطکاک یا سایش دو جسم روی هم، بار الکتریکی ایجاد میشود. به عبارت دیگر، وقتی دو جسم با هم اصطکاک داشته باشند، برخی از الکترونها یا ذرات باردار اتمها از یک جسم به جسمی دیگر منتقل میشوند خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی میبریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را میرانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را میربایند. این واقعیت را نشان میدهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکولها 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 میشود 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 میشود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده میکنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش میدانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذرههای گرد و غبار یا خردههای کاغذ را جذب میکند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق میافتد و ذرههای گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه میچسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذرهها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات میشود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا میکنند دارای الکتریسیته ساکن میشوند. نخوه ی از بین بردن الکتریسیته ساکن وجود الکتریسیته ساکن در محیطهایی که رطوبت کمتری دارد، اغلب مشکلساز است. در چنین مواردی اغلب هنگام برخورد با افراد یا اجسام، شوک الکتریکی ضعیفی را احساس میکنید. همچنین در این محیطها، گرد و غبار بیشتری روی سطوح مختلف ساکن میشود. با انجام این آزمایش متوجه خواهید شد که الکتریسته ساکن نهتنها میتواند وضعیت قرارگیری تارهای موی سر شما را تحتتأثیر خود قرار دهد بلکه میتواند موجب جابهجایی و حرکت اجسام مختلف نیز بشود. برای انجام این آزمایش ساده تنها به یک شانه پلاستیکی و شیر آب نیاز دارید. شیر آب را باز کنید تا آب کمی با قطری در حدود 5/1 میلیمتر از آن جریان داشته باشد. شانه را چند بار به موهایتان بکشید. سپس به آرامی دندانههای انتهای شانه را از فاصله 8 تا 10 سانتیمتری به جریان آبی که از شیر آب خارج میشود، نزدیک کنید. وقتی فاصله شانه با جریان آب خروجی از شیر به کمتر از 5/2 سانتیمتر میرسد، متوجه خواهید شد که مسیر جریان آب به طرف دندانههای شانه تغییر جهت میدهد. زمستان باتمام ناملایمی هایش، الکتریسیته ساکن را نیز با خود بهمراه دارد. هـمه جا بـرق دار میشود: موها، لباس ها، دستـگیره ی دری کـه هـر روز بایـد بـه آن دست بزنید و خلاصه بـهر کجا که رو میکنید، سرشار از الکتریسته است. واقـعاً دردسر بزرگی است و تحملش دشوار می باشد؛ اما راهـهایی وجود دارد که به واسطه ی آن می توایند این درد سر زمستانی را تا آخرین حد خود کاهش دهید. برای لباس ها زمـانی که لباس ها را می شویید، حتماً باید از نرم کننده اسـتفاده کنید. اگر درحال حاضر این کار را انجام نمیدهید، متوجه تغییر عظیمی خواهید شد.مطمئناً محصولات بسیار زیادی وجود دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. برخی از انواع نرم کننده ها نیز هستند که حاوی مواد ضد جریان الکتریسیته می باشند. نسخه ی خانگی که برای از بین بردن الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد عبارت است از 10 پیمانه آب به همراه 1 پیمانه نرم کننده پارچه و لباس؛ سپس این محلول را به خوبی بهم بزنید و آنرا درون یک ظرف اسپری بریزید. نهایتاً آنرا به آرامی بر روی لباس های دارای الکتریسیته اسپری کنید. همچنین زمانیکه از لباس های دارای الکتریسیته استفاده می کنید، می توانید این لوسیون را بر روی پوست خود استعمال کنید. این امر می تواند تا مدتی شما را از شر الکتریسیته نجات دهد، اما توجه داشته باشید که تا پایان روز نمی توانید روی آن حساب کنید. زمـانی که لباس ها را می شویید، حتماً باید از نرم کننده اسـتفاده کنید. اگر درحال حاضر این کار را انجام نمیدهید، متوجه تغییر عظیمی خواهید شد.مطمئناً محصولات بسیار زیادی وجود دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. برخی از انواع نرم کننده ها نیز هستند که حاوی مواد ضد جریان الکتریسیته می باشند علاوه بر این می توانید از کاغذ خشک کن نیز استفاده کنید و آنرا به زیر و روی لباس هایی که دارای جریان الکتریسیته هستند بمالید. البته سعی کنید که از کاغذ خشک کن به طور مستقیم بر روی لباس هایی که به رنگ مشکی و یا تیره هستند، استفاه نکنید چراکه سبب ایجاد لکه های سفید بر روی لباس خواهند شد. این ورقه ها برای جوراب های پلاستیکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. فقط کافی است که برای یک بار این ورقه را بر روی لباس مورد نظر بمالید تا الکتریسیته ی آن به طرز باورنکردنی از میان برود. اگر داخل خانه هستید و مجبور نیستد که به بیرون بروید، می توایند چند قطره آب بر روی لباسی که دارای الکتریسیته است بپاشید. همچنین می توانید روی لباس های خود را با یک پارچه ی کتانی مرطوب دستمال بکشید. این کار به از بین رفتن الکتریسیته ساکن کمک بسزایی می کند. اگر هیچ چیز دیگری در دست نداشتید، می توانید از یک تکه فلز استفاده کرده و آنرا بر روی لباس های خود بمالید. گاهی اوقات این کار جواب می دهد. من خودم وقتی در مسافرت هستم سعی می کنم تا از گیره های لباس فلزی استفاده کنم تا به این طریق هم در وقت صرفه جویی کرده باشم و هم الکتریسیته لباس ها را به سرعت از بین برده باشم. رمز و راز الکتریسیته ساکن(2) چگونه از الكتريسيته ساكن رها شويد؟ يكي از بدترين مشكلات در فصول سرد افزايش ميزان الكتريسيته ساكن در محيط است. موهاي پر از الكتريسته، لباس هايي كه به تن مي چسبند، پتوهاي برق دار، و فرش هايي كه به شما شك وارد مي كنند تنها بخش كوچكي از مشكلاتي هستند كه به واسطه الكتريسته ساكن براي انسانها ايجاد مي شود. در اين قسمت مي خواهيم بهترين راههاي از بين بردن الكتريسيته را به شما آموزش دهيم. ميزان دشواري: آسان مدت زمان مورد نياز: كمتر از 30 دقيقه و اما اين كار را چگونه انجام دهيم؟ دستگاه بخور اولين و موثرترين راهكار روشن كردن دستگاه بخور يا مرطوب كننده هواست. در روزهاي سرد و خشك زمستان وجود مقداري رطوبت مي تواند الكتريسيته ساكن را از ميان ببرد. مرطوب نگه داشتن پوست بدن خود را مرطوب نگه داريد. در زمستان تنها اين هوا نيست كه خشك مي شود بلكه پوست بدن شما نيز خشك مي شود، الكتريسيته را جذب نموه و به عنوان رسانا عمل مي كند. بنابراين سعي كنيد هميشه از مرطوب كننده استفاده كنيد. استفاده از فلز به عنوان رسانا آيا زمانيكه دستگيره در، شير آب، و كليد روشن و خاموش چراغ را لمس مي كنيد دچار شك مي شويد؟ به جاي رسانا كردن خود يك قطعه فلز را قرباني كنيد. به عنوان مثال پيش از باز كردن در ابتدا با كليد آنرا لمس كنيد تا الكتريسيته تخليه شود. كفپوش ضد الكتريسيته از فرش ها و كفپوش هاي ضد الكتريسيته استفاده كنيد تا در حين راه رفتن و ايجاد تماس الكتريسيته ايجاد نشود. مواد مصنوعي و پلاستيكي الكتريسته ساكن بيشتر در مواد و محصولات شيميايي و ساختگي و به ويژه نايلون و پلاستيك ايجاد مي شود. در كمد لباس هاي خود حداقل چند لباس با الياف طبيعي قرار دهيد تا از ايجاد الكتريسيته در داخل كمد جلوگيري بعمل آيد. نمگير در كنار تلويزيون از پك هاي كوچك نمگير استفاده كنيد تا الكتريسته آن رفع شود.
+ نوشته شده در ساعت 17:4 توسط نوابی
|
سلام لطفا نظرات خودرا بنویسید باتشکر