تعریف الکتریسیته جاری و مدارهای الکتریکی

الکتریسیته جاری چیست؟
الکترون ها در هنگام حرکت انرژی الکتریکی را از یک مکان به مکان دیگر منتقل می کنند. به این حرکت جریان یا «جریان الکتریکی» می گویند.

برخورد صاعقه یکی از نمونه های جریان الکتریکی است، گرچه دوام زیادی ندارد.

جریان های الکتریکی همچنین در تأمین برق کلیه وسایل برقی مورد استفاده ما، از ماشین لباسشویی گرفته تا چراغ قوه و از تلفن گرفته تا پخش کننده های MP3 نقش دارند.

این جریان های الکتریکی تداوم زمانی بیشتری دارند.

آیا اصطلاحات انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی را شنیده اید؟ انرژی پتانسیل به معنای نوعی انرژی است که به نوعی برای استفاده در آینده ذخیره می شود. خودرویی که در بالای تپه قرار دارد دارای انرژی پتانسیل است، زیرا دارای پتانسیل (یا توانایی) غلتیدن در پایین تپه در آینده است. هنگامی که از تپه به پایین حرکت می کند، انرژی پتانسیل آن به تدریج به انرژی جنبشی تبدیل می شود (انرژی چیزی که به دلیل حرکت دارد.)

الکتریسیته ساکن و الکتریسیته جاری، به ترتیب، مانند انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی هستند. وقتی برق در یک مکان جمع می شود، در آینده توانایی انجام کاری را دارد. برق ذخیره شده در باتری نمونه ای از انرژی پتانسیل الکتریکی است. می توان از انرژی موجود در باتری برای روشن کردن چراغ قوه استفاده کرد.

باتری
هنگامی که چراغ قوه را روشن می کنید، باتری داخل آن شروع به تأمین انرژی الکتریکی لامپ می کند و باعث می شود نور از آن بتابد. در تمام مدت ساطع شدن نور، انرژی از باتری به لامپ جریان دارد. با گذشت زمان، انرژی ذخیره شده در باتری به تدریج در لامپ به نور (و گرما) تبدیل می شود. باتری مانند انرژی پتانسیل الکتریکی را به شکل شیمیایی ذخیره می کند.
مدارهای الکتریکی
برای اینکه جریان الکتریکی برقرار شود، باید مدار وجود داشته باشد. مدار یک مسیر یا حلقه بسته است که جریان الکتریکی در آن برقرار است. یک مدار معمولاً با اتصال قطعات الکتریکی به یکدیگر با قطعاتی از سیم ساخته می شود. بنابراین، در یک چراغ قوه، یک مدار ساده با یک سوئیچ (کلید)، یک لامپ و یک باتری ساخته می شود که توسط چند قطعه سیم مسی کوتاه به هم متصل شده اند. وقتی سوئیچ را روشن می کنید، برق در مدار جریان پیدا می کند. اگر در هر نقطه از مدار قطعی وجود داشته باشد، برق نمی تواند جریان یابد. به عنوان مثال، اگر یکی از سیم ها خراب باشد، لامپ روشن نمی شود. به همین ترتیب، اگر کلید خاموش باشد، هیچ الکتریسیته ای جریان نمی یابد. به همین دلیل است که بعضی اوقات سوئیچ را قطع کننده مدار می نامند.

برای ساخت مدار همیشه نیازی به سیم نیست. مداری وجود دارد که بین ابر و زمین توسط هوای در بین آن ها شکل می گیرد. به طور معمول هوا برق را هدایت نمی کند. با وجود این، اگر بار کافی الکتریکی در ابر وجود داشته باشد، می تواند ذرات بارداری به نام یون ایجاد کند (اتم هایی که الکترون های خود را از دست داده یا به دست آورده اند). یون ها مانند یک کابل نامرئی کار می کنند که ابر بالا و هوای زیر را به هم پیوند می دهد. رعد و برق از طریق هوا در یون ها جریان می یابد.

الکتریسیته چگونه در مدار می چرخد؟
موادی مانند فلز مس که برق را هدایت می کنند (اجازه می دهند آزادانه جریان برقرار باشد) هادی یا رسانا نامیده می شوند. به موادی که اجازه نمی دهند برق به راحتی از آن ها عبور کند، مانند لاستیک و پلاستیک، عایق نامیده می شوند. چه چیزی مس را رسانا و لاستیک را عایق می کند؟

تصویر زیر الکترون هایی را که در مدار باتری و لامپ جریان دارند نشان می دهد.

جریان الکترون
جریان الکتریسیته یک جریان ثابت الکترون است. وقتی الکترون ها از یک مکان به مکان دیگر می روند، در یک مدار گردش دارند، انرژی الکتریکی را مانند مورچه هایی که برگ را حمل می کنند و از مکانی به مکان دیگر انتقال می دهند. الکترون ها به جای حمل برگ، مقدار کمی بار الکتریکی دارند.

هنگامی که ساختار جسمی باعث شود الکترون به راحتی از طریق آن حرکت کند، برق می تواند از طریق آن منتقل شود. فلزاتی مانند مس دارای الکترون های آزاد هستند که به اتم های اصلی آن ها اتصال محکمی ندارند. این الکترون ها در سراسر ساختار مس آزادانه جریان دارند و این همان چیزی است که جریان الکتریکی را برقرار می کند. در لاستیک، الکترون ها اتصال محکم تری دارند و هیچ الکترون آزادی وجود ندارد؛ در نتیجه، برق از لاستیک عبور نمی کند. رساناهایی که اجازه می دهند جریان برق آزادانه از آن ها عبور کند، رسانایی بالا و مقاومت کمی دارند. عایق هایی که اجازه نمی دهند جریان الکتریسیته از آن ها عبور کند، برعکس هستند و رسانایی کم و مقاومت بالایی دارند.

برای جریان یافتن الکتریسیته، باید چیزی وجود داشته باشد که الکترون ها را به سمت جلو سوق دهد که به آن نیروی محرکه الکتریکی (EMF) می گویند. باتری یا پریز دارای برق نیروی الکتریکی را ایجاد می کند که جریان الکترون را برقرار می کند. نیروی الکتریکی بیشتر به عنوان ولتاژ شناخته می شود.