الکتریسیته ساکن فیزیک یازدهم
الکتریسیته ساکن اصطلاحاً، صاعقه یک نمونه قابل مشاهده از الکتریسیته ساکن است که تحت کنترل ما نیست. اما در موارد دیگر. این آموزش به بررسی دقیقتر الکتریسیته ساکن و کاربردهای آن میپردازد.
الکتریسیته ساکن و جاری
الکتریسته ساکن هنگامی که بادکنک را روی پیراهن خود مالش میدهیم، در واقع الکتریسیته ساکن را ایجاد میکنیم، به همین دلیل بادکنک به پیراهن میچسبد. در عمل، این مالش، الکترونها را از روی پیراهن – که به صورت مثبت باردار میشود – به روی لاستیک بادکنک – که به صورت منفی باردار میشود – انتقال میدهد.
آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک
برای مشاهده فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک در فرادرس کلیک کنید.
بارهای مخالف باعث میشود که این دو شیء به هم چسبند.
الکتریسیته ساکن
در قرن نوزدهم میلادی، پیشگامانی همچون «آلساندرو ولتا»، «مایکل فارادی»، «جوزف هنری» و «توماس ادیسون»، به اسرار الکتریسیته، چگونگی تولید و کاربردهای آن پی بردند. پیش از آن، الکتریسیته بیشتر یک موضوع عجیب بود. در آن روزها، مردم با استفاده از هیزم یا اجاقهای زغال سنگ غذا میپختند و خانههای خود را گرم میکردند و اتاقهایشان را با شمع یا چراغهای نفتی روشن میکردند و وسایلی مثل رادیو یا تلویزیون، تلفن همراه یا کامپیوتر وجود نداشت.
الکتریسیته مدرن که ما آن را الکتریسیته جاری (یا جریان الکتریکی) نامید .
نیروی هر چیزی از تلفن همراه جیبی گرفته تا مترویی که برای رفتن به مدرسه یا سر کار سوار آن میشوید را تأمین کرد. الکتریسیته جاری، یک انرژی است که در طول یک سیم فلزی از جایی که تولید میشود (مثل یک نیروگاه برق بسیار بزرگ یا یک باتری بسیار کوچک) به جایی که مصرف میشود (اغلب یک موتور الکتریکی، المنت حرارتی یا لامپ) حرکت میکند. در حقیقت، الکتریسیته جاری با حمل انرژی از جایی به جای دیگر همیشه در حال حرکت است.
یک نمایش کلاسیک دیگر از الکتریسیته ساکن، این است که یک شانه پلاستیکی را روی پیراهن خود مالش دهیم
انرژی پتانسیل و جنبشی
یک رویکرد دیگر برای بررسی الکتریسیته ساکن و جاری، ارتباط آنها با مفهوم انرژی است. الکتریسیته میتواند به عنوان نوعی انرژی پتانسیل مدنظر قرار گیرد: انرژیای که ذخیره میشود تا به صورت مفیدی به کار رود. در همین راستا، الکتریسیته جاری تقریباً با انرژی جنبشی قابل مقایسه است: انرژیی که در زمان حرکت تولید میشود، گرچه از نوع الکتریکی است.
همانطور که میدانیم میتوان انرژی پتانسیل را به انرژی جنبشی تبدیل کرد (به عنوان مثال، با انداختن یک تخته سنگ از بالای یک تپه و حرکت آن به سمت پایین)، میتوان نیز الکتریسیته ساکن را به الکتریسیته جاری (همان چیزی که در حالت صاعقه رخ میدهد) و برعکس، الکتریسیته جاری را به الکتریسیته ساکن تبدیل کرد (مانند عملکرد یک مولد واندوگراف).
الکتریسیته ساکن چگونه ایجاد میشود؟
مانند یونانیان باستان، ما هم اعتقاد داریم که الکتریسیته ساکن از اصطکاک اشیاء به یکدیگر به وجود میآید. به عنوان مثال، شاید تجربه کردهاید که وقتی روی یک فرش نایلونی قدم میزنید و سپس یک دستگیره فلزی را لمس میکنید، با یک شوک الکتریکی کوچک روبرو میشوید. این اتفاق به این دلیل رخ میدهد که هنگام راه رفتن روی فرش، بدن شما بار الکتریکی جمع میکند و با لمس دستگیره، این بار تخلیه میشود.
سؤالی که اکنون پیش میآید این است که چه قسمتی از لباس را مالش دهیم تا بادکنک به آن بچسبد؟ ممکن است فکر کنید الکتریسیته ساکن به نوعی با اصطکاک مرتبط است، به این معنا که اصطکاک قادر است انرژی الکتریکی زیادی تولید کند (همانطور که ممکن است اصطکاک گرما و حتی آتش تولید کند). اما پاسخ درست چیز دیگری است.
اثر الکتریکی مالشی
این روش تولید الکتریسیته ساکن را “الکتریسیته مالشی” یا “اثر الکتریکی مالشی” مینامند. پاسخ این پرسش به ساختار مواد بر میگردد
این اتمها یک هسته مرکزی مثبت دارند که توسط ابر الکترونی حاوی الکترونهای متحرک محصور شده بود .
بسته به نوع ماده اتمهای برخی از مواد نسبت به اتمهای مواد دیگر کشش قویتری روی الکترونها دارند. بنابراین، اگر دو ماده مختلف که یکی از آنها الکترونهای بیشتری نسبت به دیگری جذب میکند را در تماس با یکدیگر قرار دهیم، این امکان وجود دارد که الکترونهای یکی از مواد به طرف دیگری جذب شوند.
در واقع احتمال اینکه اتمهای بیشتری در مبادله الکت رونی شرکت کنند و به که بار ساکن جمع میشود.
مجموعه الکتریکی مالشی
اگر تولید الکتریسیته ساکن را با مواد گوناگون آزمایش کنیم. که هنگام مالش دادن بعضی از آنها بار مثبت و بعضی دیگر بار منفی به دست داد . برخی مواد نیز بار بیشتری نسبت به سایر مواد جذب خواهند کرد. بنابراین، میتوان مواد را بر اساس بار به دست به ترتیب از مثبت تا منفی دستهبندی کرد. لازم به ذکر است که ترتیب این فهرست به هر دلیلی ممکن است تغییر کند. برای مثال، نوع تغییر مواد تشکیلدهنده در لاستیک میتواند ماهیت آن را تغییر دهد.
ماده | بار الکتریکی |
---|---|
هوا | + |
پوست | + |
چرم | + |
پنبه نسوز | + |
شیشه | + |
میکا | + |
کوارتز | + |
نایلون | + |
پشم | + |
مو | + |
سرب | + |
ابریشم | + |
آلومینیوم | + |
کاغذ | 0 |
پنبه | 0 |
فولاد | 0 |
چوب | 0 |
کهربا | – |
لاستیک | – |
لاستیک سخت | – |
نیکل | – |
مس | – |
برنج | – |
نقره | – |
طلا | – |
پلاتینیوم | – |
پلی استر | – |
پلی استیرن | – |
نئوپرین | – |
ساران (فیلم چسبان) | – |
پلی اتیلن | – |
پلی پروپیلن | – |
پلی وینیل کلراید (PVC) | – |
سلنیم | – |
تفلون | – |
لاستیک سیلیکون | – |
ابونیت (لاستیک خیلی سخت) | – |
اگر در این مجموعه دو مادهای را به هم مالش دهیم که در جدول فاصله زیادی از هم دارند، الکتریسیته ساکن بیشتری را انباشته. اما در صورتی که این دو ماده خیلی به هم نزدیک باشند.
به سختی میتوان آنها را وادار به تجمع هر باری کرد حتی اگر به شدت به یکدیگر مالش داده شوند.
بلکه به ماهیت موادی بر میگردد که ما آنها را در تماس با یکدیگر قرار .
کاربرد الکتریسیته ساکن
احتمالا فکر میکنید که الکتریسیته ساکن با وجود جذابیت آن به نظر میرسد، کاربرد مفیدی ندارد. اما این یک اشتباه است، زیرا در هر نوع تکنولوژی مدرن، الکتریسیته ساکن به طور روزمره مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال، چاپگرهای لیزری و دستگاههای فتوکپی از الکتریسیته ساکن برای جمع کردن جوهر روی درام و انتقال آن روی کاغذ استفاده میکنند. دستگاههای خودکار اسپری رنگ کارخانهها هم از همین روش استفاده میکنند تا قطرات رنگ را جذب بدنه فلزی اتومبیل، نه اجسام اطراف آن، کنند. همچنین، در بسیاری از نیروگاهها و کارخانههای شیمیایی، الکتریسیته ساکن برای پاکسازی آلودگی از دودکشها استفاده میشود.
سخن پایانی
به طور خلاصه، الکتریسیته ساکن از دسته پدیدههایی است که علیرغم ظاهر سادهاش، در صنایع مختلف و حتی در زندگی روزمره ما نقش بسیار مهمی دارد. بنابراین، شناخت و درک بهتر از الکتریسیته ساکن، میتواند به بهبود فناوریها و بهرهوری در صنایع کمک کند و نقش مهمی در پیشرفت جامعه داشته باشد.
دیدگاهتان را بنویسید