نیروی الکتریکی:

نیرویی که اجسام دارای بار به یکدیگر وارد می کنند، نیروی الکتریکی می نامیم.

نیروی الکتریکی به دو صورت دیده می شود:

1. ربایشی
2. رانشی

انواع بار الکتریکی:

1. بار الکتریکی منفی
2. بار الکتریکی مثبت

در اثر مالش دو جسم به يكديگر چه اتفاقی می افتد؟

وقتی دو جسم با یکدیگر مالش داده می شوند، معمولا هر دوی آنها دارای بار الکتریکی می شوند و بر یکدیگر نیرو وارد می کنند. به عبارت دیگر وقتی جسمی دارای بار الکتریکی می شود، می تواند اجسام دیگر را جذب کند.

نکته:

وقتی اجسام پلاستیکی مانند بادکنک یا شانه پلاستیکی به پارچه پشمی مالش داده می شوند، پلاستیک دارای بار منفی و پارچه پشمی دارای بار مثبت می شود.

وقتی میله شیشه ای با کیسه نایلونی مالش داده می شود، شیشه دارای بار مثبت و کیسه نایلونی دارای بار منفی می شود.

دو قاعده اساسی الكتريسيته:

1- دو جسم که بار الکتریکی همنام دارند (هر دو منفی یا هر دو مثبت) بر یکدیگر نیروی رانشی وارد می کنند.

2- دو جسم که بار الکتریکی غیر همنام (یکی منفی و دیگری مثبت) دارند، بر یک دیگر نیروی ربایشی وارد می کنند.

چرا وقتی با پارچه خشک و تمیز پرزداری صفحه تلویزیون را تمیز می کنید، پرزهای پارچه به صفحه تلویزیون می چسبند؟

چون صفحه تلویزیون از جنس شیشه است. هنگام تمیز کردن، الکترون ها از پارچه به صفحه تلویزیون منتقل می شوند. در نتیجه به علت غیر همنوع بودن بار این دو، پرزهای پارچه به صفحه تلویزیون می چسبند.

چرا هنگامی که با شانه پلاستیکی موهای خشک و تمیز را شانه می کنید. مو به دنبال شانه کشیده می شود؟

در اثر تماس شانه با مو، شانه بار منفی و مو بار مثبت پیدا می کنند. به این علت موها جذب شانه شده و با آن کشیده شده و از حالت مرتب خارج می شوند.

چرا وقتی شانه پلاستیکی یا بادکنک را با موهای خشک سر مالش دهید و بعد آن را به باريكه آب نزدیک کنید. باریکه آب به طرف شانه یا بادکنک کشیده می شود؟

در اثر مالش شانه با پارچه پشمی در آن بار الکتریکی منفی ایجاد می شود. در این حالت اگر شانه را به باریکه آب نزدیک کنیم. در اثر القای الکتریکی آن را به طرف خود می کشد.

الکتروسکوپ:

الکتروسکوپ وسیله ای است که با آن می توان باردار بودن یک جسم و تعیین نوع بار آن را مشخص کرد.

نقش الکتروسکوپ (برق نما):

1. تشخیص باردار بودن یک جسم
2. تعیین نوع بار آن

چگونه می توان به وسیله الکتروسکوپ نشان داد، یک جسم باردار است یا نه؟

اگر جسم بارداری را به آن نزدیک کنیم، ورقه های آن از هم دور یا نزدیک می شوند. جسم را به آرامی به کلاهک الکتروسکوپ بدون باری نزدیک می کنیم اگر جسم دارای بار الکتریکی باشد، ورقه ها از هم جدا می شوند. در صورتی که جسم بدون بار الکتریکی باشد، در ورقه ها هیچ تغییری مشاهده نمی شود.

تعيين نوع بار الكتريكي جسم توسط الكتروسكوپ:

اگر الكتروسکوپ دارای بار الکتریکی باشد، وقتی میله ای با بار الکتریکی غیر همنام به کلاهک الکتروسکوپ نزدیک کنیم، دو ورقه به یکدیگر نزدیک می شوند و اگر میله ای با بار الکتریکی هم نام به کلاهک الکتروسکوپ نزدیک کنیم، دو ورقه از یکدیگر دور می شوند.

چرا اتم در حالت عادی خنثی است؟

در حالت عادی تعداد پروتون های هر اتم با تعداد الکترون های آن اتم برابر است.

چرا در اثر مالش دو جسم باردار می شوند؟

وقتی دو جسم را با یکدیگر مالش می دهیم، تعدادی الكترون از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود.

وقتی پارچه پشمی را با میله پلاستیکی مالش می دهیم، چه روی می دهد؟

تعدادی از الکترون های پارچه پشمی کنده می شوند و به میله پلاستیکی منتقل مي شوند. در نتیجه تعداد الکترون های پارچه پشمی کمتر از تعداد پروتون های آن شده و بارهای مثبت آن بیشتر می شود. بنابراین بار الکتریکی پارچه پشمی مثبت می شود.

میله نیز که تعدادی الكترون اضافی دریافت کرده است، تعداد الکترون هایش بیشتر از پروتون هایش می شود و بار الکتریکی آن منفی خواهد شد.

وقتی کیسه پلاستیکی را با میله شیشه ای مالش ميدهيم. میله شیشه ای دارای بار مثبت و كيسه پلاستیکی دارای بار منفی می شود.

در این حالت الکترون ها از میله شیشه ای کنده شده و به کیسه پلاستیکی منتقل می شوند و چون تعداد الکترون های آن از تعداد پروتون های آن کمتر می شود، بار الکتریکی آن مثبت است.

اتم چگونه دارای بار الکتریکی می شود:

الف) اگر از اتم، الکترونی جدا شود، چون تعداد پروتون های آن از تعداد الکترون هایش بیش تر می شود. در نتیجه اتم دارای بار الکتریکی مثبت می شود.

ب) اگر تعدادی الكترون به یک اتم افزوده شود، چون تعداد الکترون های آن از تعداد پروتون هایش بیش تر می شود. در نتیجه اتم دارای بار الکتریکی منفی می شود.

نکته:

باردار شدن اتم ها فقط از طریق انتقال الكترون انجام می شود و پروتون ها در این کار نقشی ندارند.

زیرا پروتون ها ذرات سنگینی هستند که با نیروی بسیار زیادی در هسته اتم نگه داشته شده اند و نمی توان آن ها را به راحتیِ الکترون از اتم جدا کرد.

الكترون آزاد:

به الکترون هایی که در دورترین فاصله از هسته اتم قرار دارند و وابستگی بسیار کمی به هسته اتم دارند، می توانند آزادانه حرکت کنند و از یک اتم به اتم دیگر جهش کند، الکترون آزاد گفته می شود.

نکته:

در فلزات تعداد الکترون های آزاد، بسیار زیاد است.

چرا عبور جریان الکتریکی در فلزات آسان است؟

زیرا در فلزات تعداد الکترون های آزاد، بسیار زیاد است.

رسانا:

به موادی که بار الکتریکی به راحتی می تواند در آنها حرکت کند، رسانا می گوییم.به عنوان مثال:

• فلزات
• مغز مداد
• بدن انسان 
• آب ناخالص

نارسانا:

به موادی که الکترون های آنها به هسته هایشان وابستگی زیادی دارند و نمی توانند در این اجسام به سادگی حرکت کنند، نارسانا می گوییم. به عنوان مثال:

• شیشه
• پلاستیک
• چوب خشک و ...

راه های باردار شدن اجسام:

1- روش مالش دادن:

این روش معمولا برای اجسام نارسانا (غير فلزی) به کار می رود.

2- روش تماس:

در این روش، در اثر تماس میله باردار به جسم خنثی، جسم باردار می شود. به عنوان مثال:

اگر میله دارای بار منفی را با جسم خنثی تماس دهيم، تعدادی الكترون از میله وارد جسم خنثی می شود و جسم خنثی نیز دارای بار منفی می شود.

3- روش القایی:

در این روش جسم رسانا بدون تماس با جسم باردار، دارای بار الکتریکی می شود.

نکته :

روش القایی برای باردار کردن اجسام رسانا (فلزی) به کار می رود. به عنوان مثال: کره های فلزی

ابرها چگونه دارای بار الکتریکی می شوند؟

ابرها به علت مالش به هوا یا کوه های بلند و یا القای الکتریکی، دارای بار مثبت و یا منفی می شوند.

تخلیه الکتریکی بین دو ابر:

اگر دو ابری که دارای بارهای ناهمنام هستند، به هم نزدیک شوند، به علت نیروی جاذبه بین بارهای ناهمنام، ممکن است الكترون ها از یک ابر به ابر دیگر بجهند که این عمل را تخلیه الکتریکی بین دو ابر می نامند.

آذرخش یا صاعقه:

به تخلیه الکتریکی بین ابر و زمین «آذرخش یا صاعقه» می گویند.

برق گیر:

برای حفاظت ساختمان ها در برابر آذرخش، از وسیله ای به نام برق گیر استفاده می کنند.

برق گیر کابل ضخیمی با نوک تیز است. قسمت نوک تیز برق گیر را در بالاترین نقطه ساختمان نصب می کنند و انتهای کابل آن را در اعماق مربوط به زمین قرار می دهند.

تیزی نوک کابل سبب می شود که در صورت به وجود آمدن آذرخش، خسارتی به ساختمان وارد نشود.

نکته:

جریان الکتریکی در واقع همان حرکت الکترون ها است.

مدار الكتريكی:

برای آنکه جریان الکتریکی برقرار بماند، مدار به یک مسیر بسته نیاز دارد تا در آن حرکت کند. مسیری که بارها در آن حرکت می کنند. مدار الکتریکی نامیده می شود.

هر مدار الکتریکی ساده شامل یک مولد، لامپ، کلید و سیم های رابط است.

هر گاه در مدار کلید بسته شود، جریان الکتریکی برقرار شده و لامپ روشن می شود.

برای به وجود آمدن جریان الکتریکی وجود قوه یا باتری ضروری است.

مولد جريان الكتریكی:

به قوه و باتری مولد جریان الکتریکی گفته می شود.

اختلاف پتانسیل الکتریکی:

هر مولد جریان الکتریکی دارای یک مشخصه به نام ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی است.

اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل ایجاد جریان الکتریکی در مدار است.

ایجاد جریان در یک مدار:

برای ایجاد جریان در یک مدار باید توسط یک مولد، بین دو سر مدار، اختلاف پتانسیل برقرار کنیم.

جهت جریان الکتریکی همواره از جسمی که پتانسیل الکتریکی بیش تری دارد به جسمی که پتانسیل کمتری دارد، می باشد.

نقش مولد در مدار:

نقش مولد ایجاد اختلاف پتانسیل یا ولتاژ بین دو نقطه از مدار است.

انرژی لازم برای ایجاد اختلاف پتانسيل در دو سر باتری:

این انرژی از واکنش های شیمیایی که درون باتری رخ می دهد، به دست می آید.

در اثر این واکنش ها، بارهای منفی در یک سر باتری جمع می شوند و سر دیگر باتری بار مثبت پیدا می کند. در نتيجه بين دو سر باتری اختلاف پتانسیل ایجاد می شود.

مسیر حرکت الکترون ها در مدار:

الکترون ها در مدار از پایانه منفی پیل به طرف پایانه مثبت پیل حرکت می کنند و این سبب ایجاد جریان الکتریکی در مدار می شود.

اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه را با وسیله ای به نام "ولت سنج" اندازه می گیرند.

ولت سنج همواره در مدار به شکل موازی با بقیه اجزای مدار قرار می گیرد.

شدت جریان الکتریکی:

به مقدار جریان الکتریکی که در یک مدار جاری است، شدت جریان الکتریکی گفته می شود.

رابطه ولتاژ با شدت جریان:

اگر ولتاژ مولد جریان الکتریکی در یک مدار افزایش یابد، مقدار جریان الکتریکی در مدار به همان نسبت افزایش می یابد.

شدت جریان هر مدار با وسیله ای به نام آمپرسنج اندازه گیری می شود.

آمپرسنج بر حسب یکای آمپر سنجیده می شود.

آمپرسنج همیشه در مدار به شکل سری (متوالی) با بقیه اجزای مدار قرار می گیرد.

مقاومت الکتریکی در مدار:

مقاومت رسانا در مقابل حرکت الکترون ها را "مقاومت الکتریکی" رسانا می گویند.

نکته:

یک مولد به الکترون ها انرژی می دهد و انرژی الکترون ها در برخورد با ذره های مرتعش رسانا به گرما تبدیل می شود. به همین دلیل بعد از مدتی که از مولد استفاده می شود، انرژی آن تمام خواهد شد.

واحد اندازه گیری مقاومت الکتریکی "اهم" نام دارد.

مقاومت الکتریکی رسانا را با وسیله ای به نام «اهم متر» اندازه می گیرند.

رابطه بین مقاومت و ولتاژ و جریان در مدار:

هر چه مقدار مقاومت الکتریکی یک مدار بیشتر باشد، جریان کمتری از مقاومت الکتریکی می گذرد و هر چه ولتاژ دو سر مدار را زیادتر کنیم، جریان زیادتری از مقاومت الکتریکی می گذرد.

از این رو می توان نتیجه گرفت که در یک مدار الکتریکی بین شدت جریان مدار، ولتاژ و مقاومت الکتریکی رابطه ی زیر وجود دارد: