انرژی پتانسیل و جنبشی:
یک راه دیگر برای بررسی الکتریسیته ساکن و جاری، مرتبط کردن آن ها با انرژی است. الکتریسیته را می توان نوعی انرژی پتانسیل در نظر گرفت: یک انرژی که ذخیره می شود تا به کاری مفید تبدیل شود.
به همین ترتیب، الکتریسیته جاری نیز تقریباً مشابه انرژی جنبشی خواهد بود: انرژی هنگام حرکت، هرچند از نوع الکتریکی باشد.
درست همان گونه که می توان انرژی پتانسیل را به انرژی جنبشی تبدیل کرد (مثلاً با رها کردن یک تخته سنگ از بالای یک تپه و غلتیدن آن به سمت پایین)، می توان الکتریسیته ساکن را نیز به الکتریسیته جاری (همان چیزی که در صاعقه اتفاق می افتد) و بالعکس، الکتریسیته جاری را به الکتریسیته ساکن تبدیل کرد (همان کاری که مولد واندوگراف انجام می دهد).
الکتریسیته ساکن چگونه ایجاد می شود؟
ما نیز مانند یونانیان باستان، تصور می کنیم که الکتریسیته ساکن از مالش اشیاء به یکدیگر به وجود می آید. برای مثال، حتماً تا به حال تجربه کرده اید که وقتی روی یک فرش نایلونی راه می روید و پس از آن، یک دستگیره فلزی را لمس می کنید، با یک شوک الکتریکی کوچک مواجه می شوید.
این اتفاق به این دلیل روی می دهد که هنگام راه رفتن روی فرش، بدن شما بار ساکن جمع می کند و با لمس دستگیره این بار تخلیه می شود. سؤالی که در اینجا به وجود می آید این است که یک شیء مثلاً یک بادکنک را روی کدام قسمت لباس مالش دهیم تا به آن بچسبد؟
ممکن است پاسخ شما این باشد که الکتریسیته ساکن به نوعی مرتبط با اصطکاک است که همان عمل مالش دادن شدید چیزی است که انبوهی از انرژی الکتریکی تولید می کند (درست به همان روشی که اصطکاک می تواند گرما و حتی آتش تولید کند). اما پاسخ صحیح چیز دیگری است.
اثر الکتریکی مالشی:
همان طور که گفته شد، برای ایجاد الکتریسیته ساکن، باید دو شیء (دو ماده مختلف) را در تماس با یکدیگر قرار داده و آن ها را به شدت به یکدیگر مالش دهیم، به گونه ای که به طور پیوسته با هم تماس داشته باشند.
تولید الکتریسیته ساکن با این روش را الکتریسیته مالشی (یا اثر الکتریکی مالشی) می نامند. پرسشی که ممکن است برای شما به وجود آید این است که چرا مالش دادن دو ماده مختلف، الکتریسیته ساکن تولید می کند؟
پاسخ این پرسش به ساختار مواد بر می گردد. همان طور که می دانیم تمام مواد از اتم ها ساخته می شوند. این اتم ها یک هسته مرکزی مثبت دارند که توسط ابر الکترونی (حاوی الکترون های متحرک) محصور شده است.
بسته به نوع ماده، ممکن است اتم های برخی از مواد نسبت به اتم های مواد دیگر کشش قوی تری روی الکترون ها داشته باشند.
بنابراین، اگر دو ماده مختلف که یکی از آن ها الکترون های بیشتری نسبت به دیگری جذب می کند را در تماس با یکدیگر قرار دهیم، این امکان وجود دارد که الکترون های یکی از مواد به طرف دیگری جذب شوند. در واقع، هنگامی که دو ماده را از یکدیگر جدا می کنیم، الکترون ها به سمت ماده ای جهش می یابند که آن ها را قوی تر جذب می کند.
در نتیجه، یکی از مواد تعدادی الکترون اضافه به دست می آورد (به صورت منفی باردار می شود) و ماده دیگر تعدادی الکترون از دست می دهد (به صورت مثبت باردار می شود).
هنگامی که اشیاء را پیوسته به همدیگر مالش می دهیم، در حقیقت احتمال اینکه اتم های بیشتری در مبادله الکترونی شرکت کنند را افزایش می دهیم و به همین دلیل است که بار ساکن جمع می شود.
ٰتصویر بالا اثر الکتریکی مالشی را نشان می دهد. در (1)، ابونیت (لاستیک سیاه و سخت که در اینجا به صورت یک میله سیاه نشان داده شده است) و پشم (که به رنگ خاکستری نشان داده شده است) در حالت عادی هیچ گونه بار الکتریکی ندارند.
در (2) آن ها را در تماس با یکدیگر قرار می دهیم. ابونیت، الکترون های پشم را جذب می کند. و در نهایت، در (3) آن ها را از یکدیگر جدا می کنیم.
الکترون ها پشم را رها کرده و روی ابونیت باقی می مانند که باعث می شود ابونیت به صورت منفی و پشم به صورت مثبت باردار شود. مالش این دو جسم به یکدیگر، تماس بین آن ها افزایش داده و احتمال انتقال الکترون ها از پشم به ابونیت را بیشتر می کند.
بار منفی روی ابونیت دقیقاً هم اندازه بار مثبت روی پشم است؛ به عبارت دیگر، هیچ بار خالصی ایجاد نمی شود.
مجموعه الکتریکی مالشی:
اگر تولید الکتریسیته ساکن را با مواد گوناگون آزمایش کنیم، خواهیم دید که هنگام مالش دادن، بعضی از آن ها بار مثبت و بعضی دیگر بار منفی به دست می آورند.
برخی مواد نیز بار بیشتری نسبت به سایر مواد جذب خواهند کرد. بنابراین، می توان مواد را بر اساس بار به دست آمده، به ترتیب از مثبت تا منفی دسته بندی کرد. لازم به ذکر است که ترتیب این فهرست به هر دلیلی ممکن است تغییر کند.
برای مثال، نوع تغییر مواد تشکیل دهنده در لاستیک می تواند ماهیت آن را تغییر دهد.
ماده و بار الکتریکی:
این فهرست، مجموعه الکتریکی مالشی نامیده می شود. اگر در این مجموعه دو ماده ای را به هم مالش دهیم که در جدول فاصله زیادی از هم دارند، الکتریسیته ساکن بیشتری را انباشته خواهند کرد، اما در صورتی که این دو ماده خیلی به هم نزدیک باشند، به سختی می توان آن ها را وادار به تجمع هر باری کرد؛ حتی اگر به شدت به یکدیگر مالش داده شوند.
این مسئله تأیید می کند که الکتریسیته ساکن صرفاً ناشی از مالش دادن اشیاء نیست، بلکه به ماهیت موادی بر می گردد که ما آن ها را در تماس با یکدیگر قرار می دهیم.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
