دانلود تحقیق الکتریسیته مثبت و منفی

مقدمه بار الکتریکی یک خاصیت فیزیکی ماده است که باعث می‌شود، هنگامی که ماده در مجاورت ماده باردار دیگری قرار می‌گیرد به آن نیرو وارد شود.

بار الکتریکی دو نوع است بار مثبت و بار منفی.

بین دو ماده یا جسم با بارهای هم‌نام نیروی رانش ایجاد می‌شود و برعکس اگر ناهم‌نام باشند بین آن‌ها ربایش ایجاد می‌شود.

در سامانه استاندارد بین المللی یکاها واحد بار الکتریکی کولن (C) است.

البته در مهندسی برق از یکای آمپرمتر (Ah) نیز استفاده می‌کنند.

در مطالعه اندرکنش میان اجسام باردار، دانش الکترومغناطیس کلاسیک کافی است و از اثرهای کوانتومی صرف نظر می‌شود.

بار الکتریکی یک خاصیت پایسته در ماده است به این معنی که بار الکتریکی تولید نمی‌شود یا از بین نمی‌رود؛ بار الکتریکی از ذرات زیراتمی ماده که تعیین‌کننده خواص الکترومغناطیس ماده‌اند ناشی می‌شود.

یک ماده باردار الکتریکی، تولیدکننده میدان‌های الکترومغناطیسی است و خود از آنها تاثیر می‌گیرد.

اندرکنش میان یک بار متحرک و یک میدان الکترومغناطیسی عامل ایجاد نیروهای الکترومغناطیسی است.

این نیرو خود یکی از چهار نیروی بنیادی است.

آزمایش‌ها در قرن بیستم، توضیحی کوانتومی از بار الکتریکی ارائه کرده‌اند (این عمل را کوانتومی کردن می نامند)، به عبارت دیگر دانشمندان دریافته‌اند که بار الکتریکی خود از واحد کوچک‌تری با نام بار بنیادی تشکیل شده‌است.

بار یک الکترون تقریبا برابر با می‌باشد.

(البته ذراتی با نام کوارک وجود دارند که باری به اندازه چند e⅓ دارند.) پروتون باری به اندازه e و الکترون باری برابر با e- دارد.

علم مطالعه ذرات باردار و توضیح ارتباط آنها با فوتونها، الکترودینامیک کوانتومی نام دارد.

تاریخچه یوناینان باستان از مشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می‌کند.

واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است.

این واژه اولین بار در نوشته‌های تالس ( 547 640 ق .

م ) بکار رفته است.

ویلیام گیلبرت ( 1544 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد.

و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می‌باشند.

برای مثال سنگ مغناطیس می‌تواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند.

در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند می‌توانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند.

وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد.

در سال 1646 سرتوماس برادن تجربه‌های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر نمود و اظهار کرد که بین مواد الکتریکی نیز همانند مواد مغناطیسی نیروهای جاذبه و داففه وجود دارند.

سر تحولی و رشد در سال 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید می‌شد.

آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 1736 ) و شارل دونی ( 1698 1739 ) تجربه‌های دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند.

برای ایجاد الکتریسیته ساکن‌تری که می‌توانستند جرقه‌ها و تکانهای ترسناک الکتریکی تولید کنند.

برای مثال یکی از استادان فیزیک دانشگاه لندن بار های الکتریکی این گونه ماشینها را در یک بطری پر از مایع جمع کرد.

مقدار الکتریسیته در بطری لیدن آن قدر زیاد بود که اگر شخصی بطری را در دست می‌گرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری می‌زد تکان شدیدی در بدن خود احساس می‌کرد.

در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 منتشر کرد.

او معتقد بود که دو نوع الکتریسیته که قبل از وی کشف شده بود اساسا باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی در اثر مالش دارای الکتریسیته می‌شود.

یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی می‌شود.

دستگاه تعادل پیچشی کولمب تالس، فیلسوف یونانی سده ششم پیش از میلاد گفته است که با مالیدن پارچه خزدار روی مواد مختلف مانند کهربا می‌توان بار یا الکتریسیته تولید کرد، همچنین یونانی‌ها گفته بودند که دکمه های باردار کهربایی می‌توانند اجسام سبک مانند مو را به سمت خود بربایند و یا اگر کهربا را برای مدت طولانی مالش دهند ممکن است جرقه تولید شود در سال ۱۶۰۰ دانشمند انگلیسی، ویلیام گیلبرت بازگشتی به بحث الکتریسیته داشت و واژه لاتین الکتریکوس گرفته شده از واژه یونانی ηλεκτρον به معنی کهربا را ایجاد کرد که البته خیلی زود این واژه به شکل انگلیسی electric و electricity تغییر پیدا کرد.

در سال ۱۶۶۰ اتوفون گوریک تلاش‌های گیلبرت را دنبال کرد و احتمالا او کسی است که دستگاه تولیدکننده الکتریسیته ساکن را اختراع کرده است.

از دیگر اروپاییان پیشرو در این زمینه می‌توان از رابرت بویل نام برد.

بویل کسی است که در سال ۱۶۶۷ اظهار داشت که ربایش و رانش الکتریکی در فضای خالی نیز امکان‌پذیر است.

استفان گری در سال ۱۷۲۹ مواد را به گروه‌های رسانا و نارسانا دسته‌بندی کرد.

چارلز فرانسوا دو فی در سال ۱۷۳۳ گفت که: الکتریسیته از دو راه مختلف می‌آید که می‌توانند یکدیگر را خنثی کنند او این اظهارات را با عنوان تئوری "دو سیال" مطرح کرد که: وقتی شیشه روی ابریشم مالیده می‌شود شیشه باردار می‌شود یا بار شیشه‌ای و وقتی کهربا روی خز مالیده می‌شود کهربا باردار می‌شود یا بار صمغی.

در سال ۱۸۳۹ مایکل فاراده نشان داد که تقسیم‌بندی ظاهری بین الکتریسیته ساکن، الکتریسیته جاری و بیوالکتریسیته درست نیست و همه این‌ها ناشی از رفتار الکتریکی قطب‌های مختلف دوقطبی‌ها است که به طور دلخواه یک را مثبت و دیگری را منفی نامیده‌ایم.

بار مثبت، همان بار باقی مانده روی میله شیشه‌ای پس از مالش با ابریشم است.

بنجامین فرانکلین در قرن ۱۸ بیشترین تجربه را در این زمینه دارد.

وی به حمایت از تئوری تک سیال الکتریکی بحث کرد.

او تصور می‌کرد که بارالکتریکی یک سیال نامرئی است که در تمام مواد وجود دارد.

مثلا او معتقد بود که شیشه است که در ظرف لیدن بار الکتریکی را انباشته می‌کند.

او اثبات کرد که مالیدن دو سطح نارسانا روی هم باعث می‌شود که این سیال تغییر مکان دهد و همین‌طور جاری شدن این سیال جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند.

وی این را نیز اثبات کرد که اگر ماده مقدار کمی از این سیال را داشته باشد می‌گوییم بار منفی دارد و اگر مقدار اضافی از آن را داشته باشد می‌گوییم بار مثبت دارد.

به طور دلخواه (یا به دلیلی که ثبت نشده است) وی انتخاب کرد که باری که روی شیشه انباشته شده، بار شیشه‌ای بار مثبت است و بار صمغی منفی است.

همچنین او بود که واژه‌های بار و باتری را وارد فرهنگ الکتریسیته کرد.

ویلیام واتسون نیز هم‌زمان با فرانکلین به همین نتایج رسید.

تالس، فیلسوف یونانی سده ششم پیش از میلاد گفته است که با مالیدن پارچه خزدار روی مواد مختلف مانند کهربا می‌توان بار یا الکتریسیته تولید کرد، همچنین یونانی‌ها گفته بودند که دکمه های باردار کهربایی می‌توانند اجسام سبک مانند مو را به سمت خود بربایند و یا اگر کهربا را برای مدت طولانی مالش دهند ممکن است جرقه تولید شود در سال ۱۶۰۰ دانشمند انگلیسی، ویلیام گیلبرت بازگشتی به بحث الکتریسیته داشت و واژه لاتین الکتریکوس گرفته شده از واژه یونانی ηλεκτρον به معنی کهربا را ایجاد کرد که البته خیلی زود این واژه به شکل انگلیسی electric و electricity تغییر پیدا کرد.

الکتریسیته ساکن چه چیز باعث شوک الکتریکی می شود؟

شما مدتی روی فرش راه رفته اید.

به دستگیره ی در می رسید و ناگهان....

ویزززززز!

و به شما شوک وارد می شود.

یا در زمستان به خانه بر می گردید و کلاه پشمی تان را از سر بر می دارید و...

پووووف!

همه ی موهایتان در هوا راست می شوند.

چه اتفاقی افتاده و چرا اغلب این اتفاق ها در زمستان می افتد؟

پاسخ الکتریسیته ساکن است.

برای اینکه بدانیم الکتریسیته ساکن چیست، باید در مورد طبیعت ماده، قدری بیشتر بدانیم.

به عبارتی باید به این پرسش پاسخ دهیم که "چیزهای اطراف ما از چه ساخته شده اند؟" همه چیز از اتم ساخته شده است.

یک حلقه از طلای خالص را مجسم کنید.

آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسیم کنید و نیمی از آن را کنار بگذارید.

این کار را همین طور ادامه دهید و ادامه دهید.

به زودی قطعه بسیار کوچکی خواهید داشت که برای دیدنش نیاز به میکروسکوپ دارید.

این قطعه ممکن است بسیار بسیار بسیار کوچک باشد اما هنوز یک قطعه از طلاست.

اگر بتوانید عمل تقسیم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهید، در نهایت به کوچکترین ذره ممکن از طلا می رسید که "اتم" نام دارد.

اگر اتم را به ذره های کوچکتر تقسیم کنید، ذره های حاصل شده دیگر از جنس طلا نخواهند بود.

همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است.

دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند.

هرچه در اطراف ماست از ترکیبات مختلف این اتم ها ساخته شده است.

اجزای اتم پس اتم ها از چه چیز ساخته شده اند؟

در مرکز هر اتمی "هسته" قرار دارد.

هسته شامل دو نوع ذره ی متفاوت است که "پروتون" و "نوترون" نامیده می شوند.

ذرات کوچک دیگری به نام الکترون به دور هسته می چرخند.

تعداد الکترون ها، پروتون ها و نوترون های 115 نوع اتمِ شناخته شده با هم متفاوت است و به همین خاطر هر نوع اتم را می توان در میان اتم های دیگر شناسایی کرد.

داخل هر اتم را می توان به منظومه شمسی تشبیه کرد.

هسته اتم در مرکز قرار دارد، مانند خورشید که در مرکز منظومه شمسی است و الکترون ها مانند سیاره ها به دور مرکز (هسته ی اتم) در گردش هستند.

درست مانند منظومه ی شمسی، هسته ی اتم نسبت به الکترون ها بسیار بزرگ است.

داخل اتم به طور عمده فضای خالی است و الکترون ها فاصله بسیار زیادی از هسته دارند.

(البته توجه کنید که تمام اندازه ها نسبت به ابعاد هسته و اتم سنجیده می شود(.

تصویری که از اتم تا به اینجا ساختیم خیلی دقیق نیست، با این حال می توانیم از آن استفاده کنیم تا درباره الکتریسیته ساکن بیشتر بدانیم.

بارهای الکتریکی پروتون، نوترون و الکترون با هم تفاوت زیادی دارند و هر کدام خواص و ویژگی های خاص خودشان را دارند.

یکی از این ویژگی ها، "بار الکتریکی" است.

پروتون ها خاصیتی دارند که ما به آن "بار مثبت" (+) می گوییم و الکترون ها "بار منفی" (-) دارند.

نوترون ها بار الکتریکی ندارند و به اصطلاح خنثی هستند.

مقدار بار یک پروتون درست به اندازه ی بار الکترون است و تنها علامت بارها با هم متفاوت است.

پس اگر در یک اتم تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر باشد، آن اتم هیچ بار خالصی ندارد و خنثی است.

الکترون ها می توانند حرکت کنند.

پروتون ها و نوترون ها در هسته ی اتم به هم فشرده اند.

معمولاً هسته اتم ثابت است و جابجا نمی شود اما برخی از الکترون های اتم که از هسته دورند می توانند از مدار خودشان خارج شوند.

مثلاً می توانند از یک اتم به اتم دیگر بروند.

اتمی که الکترون هایش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هایش) از بار منفی اش (تعداد الکترون هایش) بیشتر است.

پس کل اتم بار مثبت دارد.

برعکس اتمی که الکترون به دست آورده، بار منفی اش بیشتر از بار مثبت اش است.

این اتم بار منفی دارد.

اتمی که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفی)، "یون" نامیده می شود.

در بعضی از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه می دارند و اجازه جدا شدن به آن ها نمی دهند.

این مواد "نارسانا" نام دارند.

پلاستیک، شیشه، پارچه و هوای خشک، نارسانا های خوبی هستند.

برعکس، در بعضی از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ورود و خروج می دهند.

در این مواد الکترون ها مدام در حرکتند.

به این مواد "رسانا" می گوییم.

اغلب فلزات رساناهای خوبی هستند.

چطور می توانیم الکترون ها را از جایی به جایی منتقل کنیم؟

یک راه متداول برای این کار این است که دو جسم را به هم مالش بدهیم.

اگر آنها از جنس های متفاوت و هر دو عایق باشند، الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شوند.

هر چقدر دو جسم را بیشتر به هم بساییم، بار الکتریکی بیشتری از یکی به دیگری منتقل می شود و در آن تجمع می کند.

(دانشمندان معتقدند که مالش و یا اصطکاک نیست که باعث انتقال الکترون ها از جسمی به جسم دیگر می شود.

بلکه به سادگی این تماس دو ماده ی متفاوت است که باعث انتقال الکترون می شود.

با سائیدن دو ماده، سطح تماس آن ها با هم افزایش پیدا می کند و این کار جابجایی الکترون ها را راحت تر می کند).

الکتریسیته ساکن، مساوی نبودن بارهای مثبت و منفی در یک جسم است.

جاذبه بارهای مخالف حالا خواهیم دید که بارهای مثبت و منفی رفتارهای جالبی از خودشان نشان می دهند.

آیا تا به حال شنیده اید که "آدم ها با خصوصیات اخلاقی مخالف، همدیگر را جذب می کنند."؟

در مورد یون ها این موضوع حقیقت دارد.

دو جسم با بارهای مخالف (یک جسم با بار مثبت و دیگری با بار منفی)