الکتریسیته چیست؟

الکتریسیته در همه جا پیدا می‌شود. انرژی استفاده شده در همه‌ی وسیله های الکترونیکی از نوع الکتریسته است، مانند انرژی که باعث روشن شدن چراغ ها، تلفن های هوشمند، رایانه ها، هویه های برقی و سیستم های تهویه هوا می‌شوند، از نوع الکتریسیته می‌باشند.

نادیده گرفتن الکتریسیته در این دنیا، عملا ناممکن است.

الکتریسته (برق) حتی در طبیعت به صورت رعد برق (به زبان ساده،‌ تخلیه ناگهانی الکتریسیته از آسمان به زمین) و بدن انسان ها به شکل نیروی الکتریسیته سیناپس ها، دیده می‌شود.

اما واقعا الکتریسیته چیست؟!

این سوال یک سوال بسیار پیچیده و عمیق می‌باشد و هرچه در آن عمیق تر شویم،‌ نمی‌توانیم تعریف کاملا درستی از آن ارائه دهیم. اما به زبان ساده می‌توان الکتریسیته نوعی از انرژي می‌باشد که قابلیت انتقال از یک جا به جای دیگر را دارد.

الکتریسته به دو حالت «الکتریسته جاری» (Current Electricity – الکتریسیته یا برقی که از جایی به جای دیگر منتقل می‌شود) و «الکتریسیته ساکن» (Static Electricity – الکتریسیته ای که در یک مکان جمع شده است) تقسیم بندی می‌شود.

رعد برق، نمونه ای طبیعی از تبدیل الکتریسیته ساکن به الکتریسیته جاری می‌باشد. (انتقال الکتریسیته از آسمان به زمین به صورت ناگهانی)

الکتریسیته ساکن (Static Electricity) چیست؟

الکتریسیته ساکن زمانی بوجود می‌آید که تعادل بارهای منفی و مثبت در مولکول ها از بین بروند؛ معمولا مقره ها (Insulator) مانع از خنثی شدن بارهای مولکول ها می‌شوند.

Insulator and electricity

زمانی که بارهای الکتریکی موجود خنثی می‌شوند، تخلیه الکتریسیته ساکن رخ میدهد. جاذبه بوجود آمده توسط بارهای الکتریکی مخالف آنقدر زیاد می‌باشد که میتوانند از عایق هایی مانند پلاستیک،‌ هوا، شیشه و… نیز عبود کنند. تخلیله‌ی استاتیک (static discharge) بسته به اینکه بارهای الکتریکی وارد چه سطحی می‌شوند و از چه محیطی عبور می‌کنند، می‌توانند خطر آفرین باشند.

شاید در دوران کودکی خود، پس از چند بار کشیدن بادکنک باد شده به لباش پشمی خود، دیده باشید که بادکنک به لباس شما جذب می‌شود و میچسبد. در حقیقت بادکنک باعث ایجاد بار الکتریسیته در لباش شما می‌شود و مانند یک آهن ربا عمل می‌کند.

رعد برق نیز مانند مثال بالا از الکتریسته ساکن بوجود می‌آید؛ اما این بار بجای لباس پشمی و بادکنک، بار الکتریکی از جابجایی قطراب آب و بلورهای یخی در میان ابرهای بارانی بوجود می‌آید و به صورت ناگهانی به زمین منتقل می‌شود. (رعد و برق یکی از بهترین مثال های موجود برای تخلیه بار الکتریکی ساکن یا تبدیل الکتریسیته ساکن به جاری می‌باشد)

الکتریسیته جاری (Current Electricity) چیست؟

انتقال انرژی از مکانی به مکان دیگر با حرکت الکترون ها امکان پذیر است که به این حرکت، جریان الکتریکی می‌گویند. جریان های الکتریکی، تأمین کننده برق مورد نیاز تمامی وسایل برقی دنیای امروزه ما مانند لامپ ها، رایانه‌ ها، پخش کننده های موسیقی، تلویزیون ها و… هستند.

برای اینکه جریان الکتریکی جاری شود، نیاز به مدار داریم. مدارها مسیرهای بسته ای با استفاده از مواد رسانا هستند؛ ادواتی که نیاز به برق دارند (چراغ ها) توسط مواد رسانا (سیم های مسی) به مولدها (باتری ها) متصل می‌شوند و مدار بوجود می‌آید.

مثال لامپ و باتری

با درنظر گرفتن تعاریف گفته شده، برای بوجود آوردن یک جریان الکتریکی و استفاده از آن به موارد زیر نیاز داریم

• تعریف الکتریسیته، جریان شارژ است. ما برای انتقال این جریان به الکترون های آزاد نیاز داریم که توسط سیم های رسانا تأمین می‌شوند.
• الکترون های دارای بار منفی سیم ها (قالبا از جنس مس) با کوچک ترین تحریکی میتوانند حرکت کنند، ما برای ایجاد این حرکت الکترون‌ها نیاز داریم که یک انرژی پتانسیل الکتریکی داشته باشیم. باتری ها میتوانند حکم این انرژي پتانسیل الکتریکی را داشته باشند.
• ما برای دیدن اثر جابجایی نیاز داریم که انرژي الکتریکی را به انرژی هایی که نمود خارجی دارند، تبدیل کنیم. به عنوان مثال میتوانیم از یک چراغ استفاده کنیم.

شماتیک یک باتری، لامپ، کلید و سیم ها

در این مثال، الکترون ها توسط باتری از طریق سیم های مسی به سمت چراغ حرکت می‌کنند (به نوعی تبدیل انرژي پتاسیل به انرژي جنبشی)، کلید باعث می‌شود که مسیر حرکت الکترون در سیم های مسی تکمیل شود و لامپ داخل مدار روشن شود.