X
تبلیغات
الکتریسیته
برق و الکتریسیته چیست؟

قانون بقاي بار الكتريكي

يك توپ را با ميله ي پلاستيكي و ديگر را با ميله ي شيشه اي باردار كنيد. سپسپ آنها را به هم بچسبانيد. گاهي دو بار ناپديد مي شوند و همديگر را از بين مي برند.براي بيان اين مساله مي توان از يك قانون رياضي مبني بر اينكه اگر حاصل جمع دو كميت صفر شود يكي از آن دو مثبت و ديگري منفي است، استفاده نمود.طبق قرار داد به ميله ي پلاستيكي بار منفي و به شيشه بار مثبت نسبت داده اند.

بيان ساده اي از قانون بقاي بار

وقتي ميله ي پلاستيكي را با خز مالش مي دهيم ميله بار منفي و خز بار مثبت پيدا مي كند.آزمايش را با دو جسم خنثي شروع مي كنيم، يعني مجموع بار آن دو برابر صفر است. بعد از مالش دادن يكي بار مثبت و ديگري بار منفي مي يابد كه باز هم بار كل برابر صفر مي شود. همچنين وقتي ميله اي بار مثبت بيايد، بار جسم پلاستيكي كه ميله ي شيشه اي را با‌ آن مالش مي دهيم، منفي مي شود.

هيچ كس نمي تواند يكي از اين دو بار(منفي يا مثبت) را خلق كند.، بدون آنكه هم زمان ديگري را نيز توليد كرده باشد در يك چنين فرآيندي ميزان كل بار تغيير نمي كند.اي مطلب بيانگر قانون بقاي بار الكتريكي است. اين قانون همانند قوانين پايستگي جرم و تنرژي، اندازه ي حركت خطي، اندازه ي حركت زاويه اي و ... در فيزيك يك قانون بنيادي است.

مبادله ي بار و قانون بقاي بار الكتريكي

گاهي يك بيان ساده ميان اجسام ممكن است باعث شود كه تعدادي الكترون از يك جسم به جسم ديگر منتقل شود.وقتي ميله ي پلاستيكي را با خز مالش داده مي شود،برخي الكترون ها ازخز به ميله ي پالستيكي منتقل مي شوند.ممكن ايت تعداد الكترو ناهيي كه به ميله ي پلاستيكي منتقل مي شوند، در حدود( 10  ̂ 9)باشد كه ظاهرا زياد است.

تعداد كل الكترون هاي موجود در ميله ي پلاستيكي در حدود (24 ̂ 10) است.

در فلزات بستگي الكترون ها به هسته ضعيف است و الكترون ها مي توانند آزادانه در داخل ماده حركت كنند.چون بار را به راحتي در ميله ي فلزي به هم وصل مي نماييم، هر دو كره خنثي مي شوند. ماده اي كه بار الكتريكي را از خود عبور مي دهد رسانا ناميده مي شود. در جامدات، فقط الكترون ها مي توانند حركت كنند.اما محلول الكتروليت، آب شور يا گاز داخل لامپ فلوئور سانس رساناهاي بسيار خوبي هستند. زيرا حاملين بار مثبت و منفي هر دو تحت تاثير نيروي الكتريكي مي توانند آزادانه حركت كنند. در تمام فرآيند مبادله ي بار و انتقالات اخيرقانون بقاي بار الكتريكي به دقت ملاحظه مي شود. به عبارتي نحوه ي مبادله ب بار توسط قانون بقاي بار صورت مي گيرد. در واكنش هاي شيميايي اين قانون همانند قانون بقاي جرم ظاهر مي شود و واكنش را از نظر الكتريكي مجاز مي دارد كه در طرفين واكنش مجموع با هاي الكتريكي برابر باشند.

خواص بار هاي الكتريسيته

با بررسي خواص بار هاي الكتريكي بهتر به ماهيت ماده پي مي بريم. مثلا اين خاصيت كه بار هاي الكتريكي ممنوع همديگر را مي رانند و بار هاي الكتريكي با نوع مخالف همديگر را مي برايند، اين واقعيت را نشان مي دهد كه درون ماده نيرو هاي الكتريكي موجود است. نيرو هاي پيوستگي بين مولكول هاي اجسام جامد با مايع سبب وجود نيرو هاي جاذبه ي الكتريكي بين بار هاي الكتريكي از نوع مخالف است.

توليد الكتريسيته ي ساكن به وسيله ي مالش

ميدانيد هرگاه شانه  بيا ميله ي پلاستيكي را با لباس خود يا با يك تكه پارچه ي پشمي خشك مالش دهيد، ذره هاي گرد و غباريا خرده هاي كاغذ را جذب مي كند. هم چنين اگر در هواي خشك ، سطح آيينه يا شيشه ي پنجره را با يك تكه پارچه ي خشك تميز كنيد اين پديده اتفاق مي افتد و ذره هاي گرد و غبار معلق در هوا و كركها جدا شده از پارچه به سطح آيينه يا شيشه مي چسبند. به طوري كه پاك كردن سطح آنها از اين ذره ها دشوار است.عاملي كه سبب جذب اي ذرات مي شود جاذبه ي الكتريكي نام داردو اجسامي كه در اثر ملش اين خاصيت را پيدا مي كنند داراي الكتريسيته ي ساكن مي شوند.

خطوط ميدان الكتريكي

به نظر ميرسد نقشه اي كه بتواند جهت و شدت مي دان را در هر نقطه اي نشان دهد ، بسيار مفيد باشد.مايكل فارادي يك ايده براي چنيني نقشه اي ارائه داد و نام آن را خطوط ميدان الكتريكي نهاد. از آنجا كه شدت ميدان الكتريكي برابر نيرو  وارد بر واحد بار مي باشد، لذا گاهي به خطوط ميدان الكتريكي ، خطوط نيرو نيز گفته مي شود.

+ نوشته شده در  جمعه بیست و نهم تیر 1386ساعت 2:38 PM  توسط گیسو دویران | 

 

براي اولين بار ميدان مغناطيسي يك ستاره نوتروني به شكل مستقيم تعيين شد.

با استفاده از رصدخانه پرتو X آزانس فضايي اروپا موسوم به XMM-Newton ، اخترشناسان اروپايي موفق شدند براي اولين بار و بدون واسطه ميدان مغناطيسي يك ستاره نوتروني را مورد سنجش قرار دهند و ديد دقيق تري نسبت به اين موجودات راز آلود كيهان به دست آورند.

ستاره هاي نوتروني اجرامي بسيار چگالند . اين ستاره ها با جرمي معادل خورشيد در كره اي به قطر 20 تا 30 كيلومتر فشرده مي شوند و جرمي با چگالي بسيار بالا را توليد مي كنند. ستاره هاي نوتروني حاصل انفجارهاي ابرنواختري است. پس از آنكه لايه هاي ستاره در اثر انفجاري مهيب در فضا پراكنده شد بقاياي ستاره اصلي به شكل قلبي چگال باقي مي ماند و ستاره نوتروني را تشكيل مي دهد ستاره اي كه با آهنگي غيرقابل تصور به دور خود مي چرخد.

اين گونه اجرام اگرچه خانواده اي آشنا ازاجرام كيهاني به حساب مي ايند اما به شكل فردي و تك تك اطلاع اندكي از آنها در دست داريم.اين اجرام در هنگام تولد دماي بسيار بالايي دارند و تابش قوي از خود ساطع مي كنند اما پس از گذشت زمان با سرعت حرارات خود را از دست مي دهند و به همين دليل تابشهاي قوي خود نظير تابش در محدوده پرتو X را از دست داده و در طول موجهاي راديويي به تابش مي پردازند و به همين دليل است كه براي بررسي آنها بايد از اين طول موجها استفاده كرد. تنها تعداد اندكي از اين اجرام تابشهايي در طول موج X نشان مي دهند.

يكي از اين موارد ستاره اي نوتروني موسوم به 1 E1207.4-5209 است كه در خلال طولاني ترين عكسبرداري رصدخانه XMM-Newton كه 72 ساعت به طول انجاميد آشكار شد.با كمك اين تصوير برداري اخترشناسان اروپايي موفق شدند براي اولين بار به طور مستقيم به اندازه گيري ميدان مغناطيسي اين ستاره بپردازند اين در حاليست كه پيش از اين تنها با كمك روشهاي غير مستقيم نظير استفاده از نظريات شكل گيري ستاره هاي پرجرم و يا بررسي آهنگ كاهش دوران ستاره نوتروني (كه با كمك بررسي داده هاي راديويي امكان پذير مي شد) اين ميدان مغناطيسي مورد محاسبه قرار مي گرفت . اما اين بار اخترشناسان توانستند با رصد تابش پرتو X يك ستاره نوتروني اين ميدان را مستقيما ندازه گيري كنند تابش پرتو X پيش از آنكه در فضا منتشر شود از درون ميدان مغناطيسي ستاره نوتروني عبور مي كند و اين ميدان اثر انگشت خود را بر روي اين پرتو باقي مي گذارد. با بررسي پرتوهاي دريافت شده مي توان ميدان را شناسايي كرد . اما نكته هيجان انگيز در خصوص اين ستاره نوتروني جاي ديگري بود ميدان مغناطيسي كه به روش مستقيم مورد اندازه گيري قرار گرفت 30 برابر ضعيف تر از ميداني بود كه روشهاي غير مستقيم اعلام مي كرد ند و اين پرسشي تاز ه را مطرح مي كرد منشا اين اختلاف چيست.

در مدلهاي رايج اندازه گيري ميدان مغناطيسي ستاره هاي نوتروني فرض مي شود كه كاهش سرعت ستاره تنها در اثر ميدان مغناطيسي ستاره و واكنش ان با محيط اطراف است د حاليكه به نظر مي رسد، حداقل در مورد 1 E1207.4-5209 عامل ديگري نيز در كاهش سرعت ستاره نقش ايفا مي كند و آن قرصي از بقاياي انفجار ابرنواختري است كه در اطراف ستاره نوتروني باقي مانده است.

حال اين سوال مطرح اسن كه آيا اين مورد تنها يك استثنا و گونه جديدي از ستاره هاي نوتروني است و يا نمونه اي عمومي از اين خانواده از اجرام آسماني است. بررسيهاي بعدي بايد پاسخگوي اين سوال باشد.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1386ساعت 4:30 PM  توسط گیسو دویران | 

مشخصات جريان الكتريكي

از نظر تاريخي نماد جريان I ، از كلمه ي آلماني Intensit كه به معني شدت است، گرفته شده است. واحد جريان الكتريكي در دستگاه SI ، آمپر است. به همين علت بعضي اوقات جريان الكتريكي بطور غير رسمي و به دليل همانندي با ولتاژ ، آمپراژ خوانده مي شود. اما مهندسين از اين گونه استفاده ي ناشيانه، ناراضي هستند.

 

آيا شدت جريان در نقاط مختلف هادي متفاوت است؟

شدت جريان در هر سطح مقطع از هادي مقدار ثابتي است و بستگي به مساحت مقطع ندارد. مانند اين كه مقدار آبي كه در هر سطح     مقطع از لوله عبور مي كند، همواره در واحد زمان همه جا مساوي است، حتي اگر سطح مقطع ها مختلف باشد. ثابت بودن جريان الكتريسيته از اين امر ناشي  مي شود كه بار الكتريكي در هادي حفظ مي شود. در هيچ نقطه اي بار الكتريكي  نمي تواند روي هم متراكم شود و يا از هادي بيرون ريخته شود. به عبارت ديگر در هادي چشمه يا چاهي براي بار الكتريكي وجود ندارد.

سرعت رانش

ميدان الكتريكي كه بر روي الكترونهاي هادي اثر مي كند، هيچ گونه شتاب برآيندي ايجاد نمي كند.چون الكترونها پيوسته با يون هاي هادي برخورد مي كنند. لذا انرژي نوساني شبكه تبديل مي شود و والكترونها سرعت جريان متوسط ثابتي (سرعت رانس) در راستاي خلاغف جهت ميدان الكتريكي بدست مي آ ورند.

چگالي جريان الكتريكي

جريان I يك مشخصه براي اجسام رسانا است و مانند جرم ،حجم و ...يك كميت ويژه دانسيته يا چگالي جريان J است كه يك كميت برداري است و همواره منسوب به يك نقطه از هادي مي باشد. در صورتي كه جريان الكتريسيته  در سطح مقطع برابرJ=I/A است در اين رابطه A مساحت سطح مقطع است.بردار J در هر نقطه به به طرفي كه بار الكتريكي مثبت در آن حركت مي كند، متوجه است و بدين ترتيب يك الكترون در آن در نقطه جهت J حركت خواهد كرد.

اشكال مختلف جريان الكتريكي

در هاديهاي فلزي ، مانند سيمها، جريان ناشي از عبور الكترون هاست، اما اين امر در مورد اكثر هادي هاي  غيرفلزي صادق نيست. جريان الكتذيكي در الكتروليتها، عبور اتم هاي باردار شده به صورت الكتريكي ( يون ها ) است، كه در هر دو نوع مثبت و منفي وجود دارند. براي مثال يك پيل الكترو شيميايي ممكن است با آب نمك ( يك محلول از كلريد سديم ) يونهاي منفي كلر اين اجازه را نمي دهد.بنابراين يك جريان خالص ايجاد مي شود.


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  جمعه بیست و یکم اردیبهشت 1386ساعت 5:27 PM  توسط گیسو دویران | 
کلیه ی مواد از اتم ساخته شده و اتم ها نیز از ۳ ذره ی اصلی به نام های :پروتون الکترون و نوترون تشکیل شده اند .الکترون ها به دور هسته که مجموعه ی پروتون ها و نوترون هاست ، روی مدارهایی می چرخند .الکترونها  دارای بار منفی و پروتونها دارای بار مثبت و نیز نوترونها خنثی اند .در طبیعت اتم های مختلفی وجود دارند به طوری که هرنوع عنصر دارای اتم خاص خودش است .

هر اتم از تعداد مشخصی الکترون ، پروتون و نوترون تشکیل شده ؛ اما تتعداد ذرات یک اتم اهمیتی ندارد .

 

 

+ نوشته شده در  دوشنبه دهم اردیبهشت 1386ساعت 7:48 PM  توسط گیسو دویران | 

آذرخش(صاعقه) چيست؟

وقتي بار الكتريكي انباشته شده در ابرها تخليه شده و به صورت يك قوس الكتريكي به زمين برخورد كند ؛ آذرخش اتفاق مي افتد.

اذرخش(صاعقه چگونه رخ مي دهد؟

هنگام طوفان يا حركت بادهاي بزرگ ،بارالكتريكي زيادي در ابرها ذخيره مي شود و به اصطلاح ابرها باردار مي شوند. بدين ترتييب ابر تبديل به يك منبع انرژي بسيار عظيم مي شود كه بر فراز آسمان در حركت است. اين ذخيره ي انرژي آنقدر ادامه پيدا

مي كند تا ابر از انرژي الكتريكي اشباع شده و در اولين فرصت ممكن ، انرژي خود را تخليه مي كند. معمولا بهترين محل براي اين تخليه زمين است. زيرا زمين آنقدر بزرگ است كه هرگز از الكتريسيته اشباع نمي شود.ينابراين ابر ابتدا هواي اطراف خود را با يونيزه كردن مستعد عبور جريان برق كرده ،سپس انرژي خود را ميان هواي يونيزه شده عبور داده و در زمين تخليه مي كند.

ولتاژ آذرخش(صاعقه)

ولتاژ آذرخش معمولا بين 10 تا20 ميليون ولت در نوسان است و بعضا تا 100000000 ولت هم افزايش پيدا مي كند بزرگي اين رقم را وقتي بهتر درك مي كنيم كه آن را با برق شهر(220 ولت) مقايسه كنيد.به عبارت ديگر ولتاژ آذرخش آنقدر زياد است كه مي تواند بر مقاومت بسيار زياد هوا در برابر عبور جريان برق، غلبه كرده و از آن بگذرد!

جريان آذرخش

اين جريان در حدود 10000آمپر شدت دارد. اما اين مقدار هميشگي نيست و گاه تا 200 هزار آمپر هم مي رسد(كنتور منزل شما حد اكثر 25 آمپر را از خود عبور مي دهد.)

قدرت آذرخش(صاعقه)

با توجه به مطالب بالا مي تواند مي توان نتيجه گرفت كه آذرخش(صاعقه) به طور معمول حدود 100 ميليارد وات(!) انرژي توليد مي كند و مي تواند اين مقدار را تا 16000 ميليارد وات (!) نيز بالا ببرد. نيرويي كه در هيچ كجاي ديگر يافت نمي شود.

سرعت آذرخش(صاعقه)

آذرخش با تمام نيروي عظيمش تنها در يك لحظه خود را از ابر هاي آسماني به زمين مي رساند. تخليه ي الكتريكي ابر ها معمولا در مدت زماني كمتر از جند صدم ثانيه تا چند هزارم ثانيه رخ مي دهند. آذرخش گاه مي تواند در يك ثانيه 20 بار مسير رفت و برگشت تهران –مشهد را طي كند.

دفعات تكرار آذرخش(صاعقه) در يك محدوده ي مشخص

در مناطق كويري و كوهستاني مرتفع ،احتمال برخورد پي در پي آذرخش بيش از ديگر مناطق است. مهچ نين برخي از نقاط كره ي زمين ، آذرخش خيز تر از جاهاي ديگر هستند؛ مناطق قطبي با ميانگين 3 بار آذرخش در ساعت،كمترين و رشته كوه آلپ با 1000 صاعقه در ساعت،بيشترين آمار بروز آذرخش را دارد.

آذرخش به غير از نور و صدا چه چيز هاي ديگري توليد مي كند؟

آذرخش علاوه بر پيامد هاي مشهودي چون نور و صدا ، بسياري توليدات ديگر نيز دارد كه برخي از آنها خطرناك و بعضي ديگر تنها پديده هايي جالب توجه و عجيب اند. از جمله توليدات آذرخش مي توان:حرارت ،نور ،صدا ، موج ،گاز برق زميني(ولتاژ گام) خلاء و ... را نام برد. 

 

+ نوشته شده در  شنبه هشتم اردیبهشت 1386ساعت 4:48 PM  توسط گیسو دویران |