مقاومت و الکتریسیته ساکن

همچنان که فهمیدیم، بعضی از انواع اتم ها شامل الکترون هایی هستند که به راحتی جدا می شوند. الکترون های این اتم ها را می توان به راحتی وادار کرد که از یک اتم به اتم دیگر حرکت کنند. وقتی این الکترون ها بین اتم های ماده حرکت می کنند، یک جریان الکتریکی درست می شود.

یک تکه سیم را بردارید. الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر می روند، و یک جریان الکتریکی از یک سر به سر دیگر سیم درست می شود. الکترون ها خیلی خیلی کوچک هستند.

جریان الکتریکی در بعضی مواد بهتر از مواد دیگر حرکت می کند. اندازه رسانایی الکتریکی یک چیز را مقاومت می نامند.

مقاومت یک سیم بستگی به ضخامت، طول و جنس آن سیم دارد. ضخامت یک سیم، گیج سیم (guage) نامیده می شود. هرچه گیج کوچک تر باشد سیم ضخیم تر است. ضخیم ترین سیم ها 1 گیج دارند.

فلزات مختلفی در ساخت سیم استفاده می شوند. می توانید سیم مسی، آلومینیومی و یا حتی سیم استیل داشته باشید. هر کدام از این فلزات مقاومت متفاوتی دارند. هر چه مقاومت یک سیم کمتر باشد رساناییش بیشتر است.

مس به دلیل مقاومت پایین آن به نسبت فلزات دیگر در خیلی از سیم ها استفاده می شود. سیم های داخل دیوارها و خانه ها معمولاً از مس است.

یک قطعه از فلز را می توان به صورت گرم کننده ساخت. وقتی یک جریان الکتریکی در سیم بوجود می آید، مقاومت باعث اصطکاک و اصطکاک باعث گرما می شود. هرچه مقاومت بیشتر باشد، می تواند گرمای بیشتری تولید کند. بنابراین یک سیم پیچ که مقاومت زیادی دارد، مانند سیم داخل سشوار، می تواند خیلی داغ شود.

بعضی از مواد، رسانای ضعیف الکتریسیته هستند. آن ها را عایق می نامیم. لاستیک عایق خوبی است، به این دلیل از لاستیک برای پوشاندن سیم ها استفاده می شود. یک عایق خوب دیگر شیشه است. اگر به سر پایانی یک خط برق نگاه کنید می بینید که به یک شی با صفحه های دایره ای متصل است، این شی از شیشه ساخته شده است. این عایق ها فلز سیم را از تماس با فلز دکل محافظت می کند.

الكتریسیته ساكن

نوع دیگری از انر‍ژی الكتریكی، الكتریسیته ساكن است. برخلاف جریان الكتریكی كه حركت می كند، الكتریسیته ساكن در یك جا باقی می ماند.

این آزمایش را امتحان كنید:

یك بادكنك پر از هوا را به یك پشم نرم یا روی موهایتان بكشید. سپس آن را در مقابل یك دیوار نگه دارید، بادكنك در همان جای خودش باقی می ماند.

به دو بادكنك، نخی را گره بزنید. حال بادكنك ها را با چیزی مالش دهید، بوسیله نخ آن ها را در هوا نگه دارید و دو بادكنك را به سمت یكدیگر ببرید می بینید كه از هم جدا می شوند.

مالش بادكنك ها به آنها الكتریسیته ساكن می دهد. در زمان مالش، بادكنك الكترون های اضافی از پشم یا موی سر شما دریافت می كند و كمی بار منفی می گیرد.

بارهای منفی در یك بادكنك به سمت بارهای مثبت دیوار كشیده می شوند.

دو بادكنك كه از یك نخ آویزان هستند هر دو بار منفی دارند. بارهای منفی همواره بارهای منفی دیگر را دفع می كنند و بار های مثبت بارهای مثبت را دفع می كنند. بنابراین دو بادكنك با بار منفی همدیگر را دفع می كنند.

الكتریسیته ساكن می تواند به شما شُك وارد كند. اگر روی یك فرش راه بروید، و پاهایتان را روی زمین بكشید سپس یك جسم فلزی را لمس كنید، ممكن است یك جرقه بین شما و شئ فلزی بوجود آید. كشیدن پا روی زمین الكترون های اضافی را می گیرد و در بدنتان پخش می كند. وقتی یك جسم فلزی مانند دستگیره در یا چیز دیگری  با بار مثبت را لمس كنید، الكتریسیته، قبل از اینكه آن شئ را لمس كنید به سرعت بین دستتان و آن شئ جریان پیدا می كند و به شما شك وارد می شود. اگر روی یك فرش راه بروید و كیس یك كامپیوتر را لمس كنید، می توانید به كامپیوتر آسیب وارد كنید.

نوع دیگر الكتریسیته ساكن خیلی تماشایی است. نور یك رعد برق. وقتی كریستال های یخ داخل یک ابر به هم مالیده می شوند ابر بار منفی پیدا می کند. در همان حال روی زمین بار مثبت افزایش پیدا می كند. ابرها آنقدر باردار می شوند كه اكترون ها می توانند از زمین به ابر یا از ابری به ابر دیگر منتقل شوند. این باعث جرقه بزرگی از الكتریسیته ساكن در آسمان می شود كه به آن رعد و برق می گویند.   

اما الكتریسیته ساكن چه چیزی است؟

از فصل 2 به خاطر دارید كه كلمه الكتریسیته از كلمه یونانی elector به معنی خورشید تابان و electron هر دو برای توصیف كهربا آمده است. كهربا شیره فسیل شده درختانی است كه میلیونها سال پیش، وجود داشته اند و حالا به سختی سنگ شده اند.

در حدود 600 سال پیش؟ یونانی ها متوجه اثر عجیبی شدند :

وقتی electron را روی یك قطعه خز می مالیدند كهربا شروع به جذب ذرات غبار و كاغذ می كرد. هیچ كس به این اثر عجیب توجهی نشان نداد تا سال 1600 میلادی، زمانی كه دكتر ویلیام گیلبرت واكنش بین آهنربا ها و كهربا را كشف كرد و فهمید اشیاء دیگر نیز می توانند الكتریسیته دار شوند.

گیلبرت گفت كه در اثر مالیدن كهربا به خز، همان حالتی بوجود آمد که او "الکتریسیته صمغی" نامیده بود.

وقتی شیشه را به ابریشم بمالیم چیزی که او الكتریسیته شیشه ای نامید بدست می آید.

او تصور می کرد الکتریسیته، هم نام خود را دفع و غیر هم نام را جذب می کند. گیلبرت و دیگر دانشمندان آن زمان تصور می کردند که در واقع اصطکاک، الکتریسیته تولید می کند.

در سال 1747 بنیامین فرانکلین در آمریکا و ویلیام واتسون در انگلستان هر دو به یک نتیجه رسیدند. آن ها گفتند که همه مواد یک نوع الکتریسیته سیال دارند. آن ها هیچ چیزی در مورد اتم ها و الکترون ها نمی دانستند، بنابراین آن ها رفتار الکتریکی مواد را سیال نامیدند.

آن ها فکر کردند این سیال می تواند به مواد دیگر نفوذ کند و نه نابود می شود نه درست می شود. این دو نفر تصور می کردند که عمل مالش (مانند مالیدن خز به کهربا) این سیال غیر قابل دیدن را، از یک چیز به چیز دیگری منتقل می کند و هر دو را باردار می کند.

فرانکلین سیال را مثبت تصور کرد و نبود آن را منفی. بنابراین طبق گفته فرانکلین، جهت سیال از مثبت به منفی است. امروزه می دانیم که بر عکس این قضیه درست است. به جای اینکه الکتریسیته یک سیال باشد. الکتریسیته حرکت ذرات باردار بین اشیاء است... و در حقیقت دو شئ الکترون منفی با یکدیگر رد و بدل می کنند.

مترجم: میثم امیری نائینی