الکتریسیته ساکن

الكتريسيته

 الكتريسيته از كلمه يوناني الكترون به معني كهربا گرفته شده است.چرا كه هرگاه كهربا را با پارچه پشمي مالش دهيم، اجسام سبكي مانند كاه را به خود جذب مي كند.

 ماهيت الكتريسيته

 ماهيت الكتريسيته به دليل وجود بارهاي الكتريكي در اتمهاي ماده است. در نظريه امروزي اتمي، اتم تشكيل يافته است از يك هسته مركزي كه داراي دو نوع ذره پروتون با بار مثبت و نوترون بدون بار است و ذرات بسيار ريزي بنام الكترون با بار منفي كه به دور هسته مي چرخند.

 اما الکتریسیتة ساکن چیست ؟

همانطوریکه در فصل 2 دیدید، کلمة «الکتریسیته» از کلمات یونانی «elektor» به معنی خورشید درخشان و «elektron» گرفته شده است که هر دو کلمه کهربا را توصیف می کند. کهربا شیرة درخت فسیل شده ای است که میلیونها سال قبل وجود داشته و حال مانند یک سنگ سخت شده است.

حدود 600 سال قبل از دوران کنونی یونانیان به مسئلة جالبی پی بردند : زمانیکه کهربا را به یک قطعه خز می مالید ، کهربا شروع به جذب ذرات گرد و غبار ، پروکاه می کند. اما هیچ کس توجه زیادی به این اثر عجیب ننمود تا اینکه در حدود سال 1600 دکتر ویلیام گیلبرت در مورد واکنش های آهنربا و کهربا به بررسی پرداخت و پی برد که در سایر اشیاء نیز می توان ایجاد الکتریسیته نمود.

گیلبرت معتقد بود که کهربا در اثر مالش به خز تولید «الکتریسیته صمغی» می کند. اما در اثر مالش ابریشم به شیشه آنچه که تولید می شود را «الکتریسیتة شیشه ای» نامید. در سال 1747 دانشمندی به نام بنجامین فرانکلین در آمریکا و ویلیام واتسن در انگلستان به یک نتیجة مشابه رسیدند. آنها معتقد بودند که کلیة مواد دارای یک نوع سیال الکتریکی هستند . در واقع آنها در مورد اتم و الکترون چیزی نمی دانستند ، بنابراین براساس رفتار موجود آن را سیال نامیدند.

آنها فکر می کردند که این سیال می تواند به راحتی در ماده نفوذ کرده و نمی توان آن را تولید کرده یا از بین برد. همچنین آنها معتقد بودند که عمل مالش (مثل مالش کهربا به خز) موجب حرکت این سیال دیده نشده از یک شئ به شئ دیگری گردیده و باعث تولید الکتریسیته در هر دو می شود.

فرانکلین وجود سیال را مثبت و عدم وجود آن را منفی در نظر گرفت. بنابراین، برطبق گفتة او، جهت جریان از مثبت به منفی بود. اما امروزه ما می دانیم که عکس این قضیه صادق است. به عبارت دیگر جهت جریان الکتریسیته از منفی به مثبت است . سایرین از این هم فراتر رفته و معتقد بودند که دو نوع سیال وجود دارد. آنها براین باور بودند که مواد دارای سیال مشابه یکدیگر را جذب و مواد دارای سیال مختلف یکدیگر را دفع می کنند.

همة این موارد صرفاً تا اندازه ای درست بود و بدین ترتیب بود که نظریات علمی گسترش یافت. هرکسی دلیل وقوع پدیده ای را بررسی و سپس نظریه ای را ارائه می کند . بعضی اوقات یافتن واقعیت قرنها طول خواهد کشید. حال ما می دانیم که الکتریسیته یک سیال نبوده و در واقع حرکت ذرات باردار بین مواد یا به عبارت دیگر تبادل الکترون بین دو شئ است.

منبع:سایت مفاهیمhttp://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/html/Energy-mafahim_Resistance%20and%20Static%20Electricity.htm

بار دار کردن به روش مالش

باردار کردن به روش مالش

 اين روش مناسب اجسام نا رسانا است. هنگامي كه دو جسم نارسانا بر روي هم ماليده

 مي شوند، به علت اصطكاك و گرماي توليد شده، الكترونهاي آن جسمي كه سست ترند

از اتمهاي خود كنده شده و بر روي جسم ديگر منتقل مي شوند. در اين حالت در جسمي

 كه الكترون از دست داده بار مثبت(+) و در جسمي كه الكترون گرفته است،

 بنا به قانون پايستگي بار الكتريكي، به همان مقدار بار منفي(-) به وجود مي آيد.

مثلاً در صورتي كه يك ميله پلاستيكي( يا ابونيتي) را به

 پارچه پشمي مالش  دهيم، الكترونها از پارچه به ميله

 پلاستيكي منتقل شده و ميله بار منفي و پارچه بار مثبت

 خالص پيدا مي كند. يا اگر به جاي ميله پلاستيكي از ميله

 شيشه اي استفاده كنيم، برعكس حالت قبل شيشه بار

 مثبت و پارچه بار منفي پيدا مي كند.

 

  چرا وقتي كه ميله شيشه اي را به پارچه ابريشمي مالش ميدهيم شيشه داراي بار مثبت ولي وقتي ميله پلاستيكي را به پارچه پشمي مالش ميدهيم ميله پلاستيكي داراي بار منفي ميشود؟

جواب: 

مي دانيم که: جسمي که انرژي يونيزاسيون آن کمتر است ، الکترون  از دست مي دهد و بار الکتريکي آن مثبت مي شود.

لذا ،ميله شيشه اي در اثر مالش با پارچه ابريشمي بار مثبت مي گيرد ، زيرا انرژي يونيزاسيون ميله شيشه اي کمتراز پارچه ابريشمي است.

ميله پلاستيکي نيز در اثر مالش با پارچه پشمي بار منفي ميگيرد ؛ چون انرژي يونيزاسيون آن از پارچه پشمي بيشتر است.

 

در شكل مقابل بجاي ميله ابونيتي از ورقه PVC كه همان خاصيت را دارد استفاده شده است .

 

 

 وسيله هاي آزمايش : بادکنک - شانه ي پلاستيکي - نخ - پارچه ي پشمي .
    ١- چگونه مي توانيد بادکنکي را بدون استفاده از هر نوع چسبي به ديوار بچسبانيد ؟ 
براي آنکه بادکنک زمان بيشتري به ديوار بچسبد چه مي کنيد ؟ 
    ٢- يک شانه ي پلاستيکي را با يک پارچه ي پشمي مالش دهيد و نزديک شير آبي که آب با فشار کم از آن خارج مي شود نگه داريد .چه مشاهده مي کنيد ؟
مشاهدهاي فوق را بنويسيد و به کلاس گزارش کنيد .

                              

 

جواب:

1: بادكنك را كه از جنس پلاستيك است به پارچه پشمي مالش مي دهيم تا باردار شود و سپس آنرا به ديوار مي چسبانيم در اثر القاي الكتريكي بادكنك به ديوار مي چسبد. براي اينكه بادكنك مدت بيشتري بر روي ديوار بماند بايد آنرا به دفعات بيشتري به پارچه پشمي مالش دهيم.

2- در اثر مالش شانه با پارچه پشمي در آن بار الكتريكي منفي ايجاد مي شود. در اين حالت اگر شانه را به باريكه آب نزديك كنيم در اثر القاي الكتريكي آنرا بطرف خود مي كشد.

 

 

الف- موهاي تميز و خشك خود را با يك شانه پلاستيكي خشك شانه كنيد چرا موهاي شما مرتب نمي شوند و به دنبال شانه بلند مي شوند؟

ب- با يك پارچه خشك، صفحه تلويزيون را تميز كنيد. چرا پرزهاي پارچه به صفحه تلويزيون مي چسبند؟

پ- در تاريكي لباس خود را از تن بيرون آوريد، چرا جرقه زده مي شود؟

 

پاسخ الف: در اثر تماس شانه با مو، شانه بار منفي و مو بار مثبت پيدا مي كنند.  به اين علت موها به طرف شانه كشيده شده و از حالت مرتب خارج مي شوند.

پاسخ ب:  صفحه تلويزيون از جنس شيشه است. هنگام تميز كردن، الكترونها از پارچه به صفحه تلويزيون منتقل مي شوند. در نتيجه به علت غير همنوع بودن بار اين دو، پرزهاي پارچه به صفحه تلويزيون مي چسبند.

پاسخ پ: هنگام درآوردن لباس در اثر مالش لباس هاي رويي با لباسهاي زيري، الكترونها رد و بدل شده و موجب زدن جرقه مي شوند.

 

تخلیه جرقه ای

• ماهیت تخلیه جرقه ای:
• مشخصات تخلیه جرقه ای :
• ولت سنج جرقه ای :
• جرقه زنی با یونش برخوردی :
• بهمن یونی منشا تخلیه جرقه ای:
• مباحث مرتبط با عنوان:

ماهیت تخلیه جرقه ای:

دو الکترود کروی را به باتری ای از خازن ها وصل می کنیم و به کمک یک ماشین ویمچورست شروع به پر

کردن خازن ها می کنیم. در فرایند پر کردن خازن اختلاف پتاسیل الکتریکی بین الکترود ها افزایش می یابد

 و شدت میدان الکتریکی در گاز نیز زیاد می شود.

تا وقتی که شدت میدان الکتریکی زیاد نیست تغییری در گاز مشاهده نمی شود ولی در شدت میدان

الکتریکی به قدر کافی زیاد در حدود 3 بین الکترودها جرقه الکتریکی ظاهر می شود که به صورت خط

شکسته بسیار روشن خیره کننده ای دو الکترود را به هم وصل می کند در نزدیکی جرقه ، گاز تا دمای

 بالایی گرم و ناگهان منبسط می شود، که موج های صوتی تولید می کند.

در این آزمایش خازن ها برای قوی تر کردن جرقه به کار رفته اند. زیرا آنها فقط میزان ولتاژ را بالا برده اند تا

انرژی جرقه بالا و شعله آن قابل توجه باشد.

مشخصات تخلیه جرقه ای :

وقتی که تخلیه جرقه ای جرقه زنی گاز ظاهر می شود گاز بطور ناگهانی (جهشی) خواص دی الکتریکی

 اش را از دست می دهد. و رسانای خوب می شود شدت میدانی که در آن جرقه زنی گاز مشاهده

 می شود، برای گاز های مختلف مقادیر متفاوت دارد و به حالت آنها ، فشار و دما وابسته است. برای

ولتاژ معین بین الکترودها هر چه فاصله بین الکترودها بیشتر باشد شدت میدان کمتر است. بنابر این هر

چه فاصله بین الکترودها بیشتر باشد برای جرقه زنی گاز ولتاژ بیشتری باید بین آنها برقرار باشد. این ولتاژ

 به ولتاژ جرقه زنی معروف است.

ولت سنج جرقه ای:

اگر بستگی ولتاژ جرقه زنی با فاصله الکترودهایی با شکل معین را بدانیم، می توانیم ولتاژ نامعلوم را از

 روی ماکزیمم طول جرقه اندازه بگیریم. این اصل در ساختمان ولت سنج جرقه ای مورد استفاده قرار

می گیرد، که وسیله مناسبی برای ارزیابی تقریبی ولتاژهای بالاست مثلا در دستگاه اشعه ایکس.

جرقه زنی با یونش برخوردی:

در گاز همیشه چند تایی یون و الکترون وجود دارند که به طور تصادفی تشکیل شده اند. ولی تعدادشان

معمولا آنقدر کم است که گاز در عمل الکتریسته را هدایت نمی کند. برای مقادیر به نسبت کوچک شدت

میدان الکتریکی که برای بررسی رسانش القایی در گاز ها به کار می رود، برخورد بین یون های متحرک

در میدان الکتریکی و مولکول های خنثی گاز منشا برخورد الاستیک بین گلوله هاست.

در هر برخورد ذره متحرک بخشی از انرژیش را به ذره ساکن می دهد. هر دو ذره پس از برخورد با جهش

از هم دور می شوند. و در آنها تغییر داخلی روی نمی دهد. ولی اگر شدت میدان الکتریکی بیشتر باشد

انرژی جنبشی در برخورد متوالی در یون جمع می شود ممکن است مقداری را به دست آورد که برای

 یونی کردن یک مولکول خنثی در برخورد کافی باشد. در نتیجه الکترون منفی و یون مثبت جدیدی

تشکیل می شوند.

این فرایند به یونش برخوردی معروف است و کاری که برای جدا کردن یک الکترون از اتم انجام می گیرد

پتاسیل یونش نامیده می شود. کار پتاسیل یونش «تابع کار مواد) به ساختار اتمی بستگی دارد و از این

رو برای اتم های مختلف متفاوت است.

بهمن یونی منشا تخلیه جرقه ای:

الکترون ها و یون هایی که در نتیجه یونش برخوردی تشکیل شده اند تعداد بارهای داخل گاز را افزایش

 می دهند. آنها به نوبه خود توسط میدان الکتریکی به حرکت می افتند و می توانند باعث یونش برخوردی

 در اتم های جدید شوند. پس این فرایند خودش را تقویت می کند و یونش در گاز خیلی زود زیاد

می شود.

این پدیده کاملا مشابه بهمن برف کوهستان است که گلوله برفی کوچکی می تواند سبب آن شود.

به این دلیل توصیف اخیر را بهمن یونی نامیده اند. بهمن یونی همان تخلیه جرقه ای است و ولتاژ

مینیممی که در آن بهمن یونی ظاهر می شود ولتاژ جرقه زنی است. پس یونش گازی در جرقه زنی

تقسیم اتم ها و مولکول ها به یون ها در برخوردهاست. البته پیدایش تخلیه جرقه ای با تشکیل به

اصطلاح شهابواره ها همراه است.

قوس الکتریکی

قوس الکتریکی

تاریخچه :

در سال 1802 پتروف (V.P.Petrof) کشف کرد که اگر دو تکه زغال چوب را به قطب های باتری بزرگی وصل

 کنیم و آنها را به هم تماس دهیم و سپس کمی از هم جدا کنیم شعله روشنی بین دو تکه زغال دیده

می شود. و انتهای آنها که از شدت گرما سفید شده است نور خیره کننده ای گسیل می دارد. قوس

 الکتریکی هفت سال بعد دیوی (H.Davy) فیزیکدان انگلیسی این پدیده را مشاهده نمود و پیشنهاد کرد

 که این پدیده به احترام ولتا قوس ولتا نامیده شود.

آزمایش ساده :

اگر بخواهیم در یک روش ساده ای ایجاد قوس الکتریکی را نشان دهیم باید دو تکه کربن را روی گیره قابل

 تنظیم سوار نمود (بهتر است که به جای زغال چوب معمولی میله خاصی که از کربن قوس ساخته

 می شود و با فشار دادن مخلوط گرافیت ، کربن سیاه و مواد چسبنده به وجود می آیند، استفاده شود).

چشمه جریان می تواند برق شهر هم باشد برای اجتناب ازاینکه در لحظه تماس تکه های کربن

 مدار کوتاه ایجاد شود باید رئوستایی به طور متوالی به قوس وصل شود.

معمولا برق شهر با جریان متناوب تغذیه می شود. ولی در صورتی که جریان مستقیم از آن عبور کند

قوس پایدارتر است به طوری که یکی از الکترودها همیشه مثبت «آند)و دیگری همواره منفی «کاتد)است.

ماهیت قوس الکتریکی:

در قوس الکتریکی الکترودها در اثر حرارت سفید رنگ می شود. ستونی از گاز ملتهب رسانای خوب

الکتریکی بین الکترودها وجود دارد. در قوس معمولی این ستون نوری بسیار کمتر از نور تکه های کربن

سفید شده از آزمایش‌های مربوط به گرما گسیل می کنند. چون الکترود مثبت دمایش از الکترود منفی

بیشتر است زود تر از بین می رود. در نتیجه تصعید شدید کربن صورت گرفته و در آن الکترود (الکترود

 مثبت) فرورفتگی به وجود می آید که به دهانه مثبت معروف است و داغ ترین نقطه الکترودهاست.

دمای دهانه در هوا و در فشار جو به 4000 درجه سانتیگراد می رسد. در لامپ های قوسی سازوکارهای

منظم و خود کار خاصی برای نزدیک کردن تکه های کربن با سرعت یکنواخت وقتی با سوختن از بین

می روند، مورد استفاده قرار می گیرند. برای اینکه سایش و خوردگی الکترود مثبت به خاطر دمای بالایش

 بیشتر است،برای همین همیشه الکترود کربن مثبت کلفت تر از الکترود منفی اختیار می شود.

دماهای بالا در قوس الکتریکی :

قوس الکتریکی می تواند بین الکترودهای فلزی ساخته شده از آهن ، مس و غیره نیز بگیرد. در این حالت

 الکترودها به میزان زیادی ذوب و تبخیر می شوند و این عمل به مقدار زیادی گرما احتیاج دارد. به این دلیل

 دمای مرکز الکترود فلزی معمولا کمتر از دمای الکترود کربنی است (2000 تا 2500 درجه سانتیگراد).

قوسی که بین الکترودهای کربن در گاز فشرده ای قرار می گیرد (حدود 20atm) بالا رفتن دمای مرکز مثبت

 تا 5900 درجه سانتیگراد یعنی دما روی سطح خورشید را ممکن ساخته است. معلوم شده است که

کربن در این حالت ذوب می شود. دمای باز هم بالاتری را می توان در ستونی از گاز و بخاری که از آن

تخلیه الکتریکی می گذرد، به دست آورد.

بمباران شدید این گاز و بخار با الکترون ها و یون هایی که با میدان الکتریکی قوس شتاب گرفته اند دمای

 ستون گاز را 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می رساند. به این دلیل تقریبا تمام مواد شناخته شده در

 ستون قوس الکتریکی ذوب و تبخیر می شوند. و بسیاری از واکنش های شیمیایی که در دماهای پایین

انجام شدنی نیستند، با قوس الکتریکی امکان پذیر می شوند. مثلا میله های چینی دیر گداز در شعله

 قوس به سهولت ذوب می شود.

چگونگی ایجاد تخلیه قوس الکتریکی:

برای ایجاد تخلیه قوس الکتریکی به ولتاژ زیادی احتیاج نیست با ولتاژ 40 تا 45 ولت بین الکترود ها

می توان قوس را به وجود آورد. از طرف دیگر جریان داخل قوس زیاد است. مثلا حتی در قوس کوچک

جریان به 5 آمپر می رسد، در حالیکه در قوس های بزرگ که در مقیاس صنعتی به کار می روند جریان به

صدها آمپر بالغ می شود. این به این معنا ست که مقاومت قوس پایین است و از این رو ستون گاز تابان

رسانای الکتریکی خوبی است.

یونیزاسیون گاز با انرژی قوس الکتریکی:

یونش شدید گاز با قوس الکتریکی به آن دلیل امکان پذیر است که کاتد قوس الکتریکی تعداد زیادی

الکترون گسیل می داد. این الکترون ها با برخورد با گاز داخل شکاف تخلیه گازی آن را یونیزه می کنند.

گسیل الکترونی شدید از کاتد از آنجا ممکن می شود که خود کاتد تا دمای بسیار بالایی گرم می شود

(بسته به ماده از 2200 تا 3500). وقتی که الکترودهای قوس در ابتدا تماس داده شوند تقریباً تمام

 گرمای ژول که از الکترود ها می گذرد در ناحیه تماس که مقاومت بسیار دارد آزاد می شود.

به این دلیل انتهای الکترودها به شدت گرم می شوند که برای گیراندن قوس به هنگام جداکردن آنها کافی

 است آن وقت کاتد قوس توسط جریانی که از قوس می گذرد، در حالت التهاب می ماند. در این فرایند

 بمباران کاتد توسط یون هایی که به آن برخورد می کند نقش اصلی را ایفا می کند.

مشخصه جریان ولتاژ قوس الکتریکی:

یعنی بستگی جریان الکتریکی در قوس الکتریکی به ولتاژ بین الکترودها ، ویژگی خاصی دارد. در فلزات و

الکترولیت ها جریان متناوب با ولتاژ افزایش می یابد «قانون اهم). در صورتیکه برای رسانش القایی گازها

 جریان ابتدا با ولتاژ زیاد می شود، سپس اشباع شده و مستقل از ولتاژ است.

بنابر این افزایش جریان در تخلیه قوسی به اندازه مقاومت در شکاف بین الکترودها و ولتاژ بین آنها منجر

 می شود. برای اینکه تابانی قوس پایدار بماند رئوستا یا مقاومت الکتریکی قوی دیگری را باید به طور

متوالی به آن بست.

کاربردهای قوس الکتریکی

• قوس الکتریکی به عنوان چشمه های نوری :
• چشمه های قدرتمند :
• جوشکاری الکتریکی :
• کوره های الکتریکی :
• لامپ کوارتز :
• مباحث مرتبط با عنوان:

قوس الکتریکی به عنوان چشمه های نوری:

به علت دمای زیاد الکترودهای قوس نور خیره کننده ای گسیل می دارند (تابانی ستون قوس ضعیفتر

 است زیرا توان گسیلندگی گاز کمتر است). به این دلیل قوس الکتریکی یکی از بهترین چشمه های نور است.

به ازای هر شمع فقط 0.3W توان مصرف می کند و از این رو از بهترین لامپ های التهابی اقتصادی تر

است. قوس الکتریکی اولین بار در سال 1875 توسط یابلوخکوف (P.N.Yablochkov) مهندس و مخترع

 روسی برای روشنایی مورد استفاده قرار گرفت و به "نور روسی" یا "نور شمالی" معروف شد.

چشمه های قدرتمند:

اکنون اگر چه لامپ های التهابی به طور کامل جایگزین لامپ های قوسی شده اند. ولی باز هم هر وقت

 به چشمه های قدرتمند و روشن نور نیاز باشد آنها را به کار می برند از جمله از دستگاه هایی که قوس

الکتریکی به عنوان چشمه نوری در آنها نقش ایفا می کند، می توان پروژکتور ها ، نور پردازهای

سینمایی و امثال آنرا نام برد.

جوشکاری الکتریکی:

قوس الکتریکی برای جوش دادن قطعات فلزی استفاده می شود (جوش الکتریکی). امکان این کار برد

 قوس الکتریکی نیز توسط پتروف روسی نشان داده شد. و برای اولین بار توسط بنادروس (N.N.Bnadros)

در سال 1885 و در سال 1890 اسلاویانوف (N.G.Slavyannov) مخترعین روسی تکامل یافت.

قطعاتی که باید جوش داده شوند به صورت الکترود مثبت به کار می روند. پس از تماس دادن آنها با

الکترود کربن که به قطب منفی چشمه جریان متصل است قوس الکتریکی زده می شود، و فلز ذوب

 می شود. جوشکار باید جلو صورت ، به خصوص چشم هایش را با شیشه کلفت بگیرد. زیرا در غیر این

صورت اشعه فرا بنفش نامرئی که به مقدار زیاد توسط قوس الکتریکی گسیل می شود، ممکن است

باعث بیماری های جدی در چشم و پوست شود. ولی شیشه تابش فرابنفش را عبور نمی دهد.

کوره های الکتریکی :

درحال حاضر از قوس الکتریکی در کوره های الکتریکی صنعتی نیز به طور گسترده استفاده می کنند.

در دنیای صنعت ، 90% تمامی ابزار فولادی و تقریبا همه فولادهای خاص در کوره های الکتریکی ذوب

می شوند. بسیاری از این کوره ها از قوس الکتریکی استفاده می کنند.

لامپ کوارتز:

لامپ کوارتز که شامل قوس الکتریکی جیوه در لوله کوارتز است، توجه زیادی را جلب می کند. در این

لامپ ، تخلیه الکتریکی نه در هوا بلکه در جوی از بخار جیوه روی می دهد. برای این منظور مقدار کمی

 جیوه به لامپ وارد و هوا با پمپ خارج می شود.

نور لامپ جیوه از نظر تابش های فرابنفش که اثرهای شیمیایی و زیست شناختی شدیدی دارند،

 بسیار غنی است.برای استفاده از این تابش ، لامپ را نه از شیشه که تابش فرابنفش را به شدت جذب

می کند بلکه از کوارتز گداخته می سازند. لامپ های جیوه در درمان بیماری های گوناگون "نور آفتاب

 مصنوعی" و در پژوهش های علمی به عنوان چشمه توانمندی از تابش فرابنفش به کار می رود.

 باید بدانیم نور لامپ جیوه بر چشم ها بسیار زیانبار است.

منبع:دانشنامه رشد

اتصال به زمین

هر گاه الکتروسکوپ باردار به زمین متصل شود، به کلی از بار الکتریکی تخلیه می شود و برگه هایش فرو می افتند. همین امر درباره هر جسم رسانای دیگر نیز پیش می آید برای اینکه بتوان جسمی را باردار کرد، باید آنرا از زمین جدا کنیم. بر عکس بعد از اینکه رسانای باردار به زمین وصل شد، در فضای پیرامون هیچ اثر الکتریکی مشاهده نمی شود. یعنی آن جسم از نظر بار الکتریکی خنثی می شود. اکنون در وضعیتی هستیم که می توانیم درباره فرایند هایی که رخ می دهند به تفصیل سخن بگوییم.

اتصال زمین در الکتروسکوپ:

در الکتروسکوپ نقش محفظه را اشیای پیرامون آن ، دیوارها ، سقف و غیره بازی می کنند، که معمولا به زمین اتصال دارند. به این معنا که خطوط میدان الکتریکی که منشا آنها برگه های باردار الکتروسکوپ است به رساناهای اطراف الکتروسکوپ که متصل به زمین هستند ختم می شود.

هر گاه الکتروسکوپ به زمین متصل شود بارها بین الکتروسکوپ و زمین به حرکت در می آیند، تا اینکه اختلاف پتاسیل الکتریکی بین الکتروسکوپ و زمین و بالاخره هر جسم متصل به زمین، که درپیرامون الکتروسکوپ هست صفر شود. سپس میدان الکتریکی دورنگه دارنده برگه ها نیز می شود و آنها فرو می افتند.

همین پدیده در طول اتصال زمین الکترو متری که محفظه آن متصل به زمین باشد رخ می دهد ولی اگر محفظه عایق بندی شده باشد، اتصال زمینی میله آن لزوما فرو افتادن برگه ها را همراه ندارد. برای هر جسمی که به زمین متصل شود همین وضع حکم فرماست.

اتصال اجسام باردار به زمین:

ما درباره بار الکتریکی جسم از روی اثرهای الکتریکی که بار بوجود می آورد، مثل جاذبه یا دافعه الکتریکی یعنی توسط میدان الکتریکی که اطراف جسم ایجاد می شود، داوری می کنیم.

هر گاه رسانای بارداری به زمین متصل شود، دیگر اثرهای الکتریکی مشاهده نمی شود. زیرا اختلاف پتاسیل بین جسم و زمین و همین طور شدت میدان الکتریکی پیرامون صفر می شود. از بین رفتن میدان الکتریکی به معنی بدون بار شدن جسم است. در واقع بار الکتریکی از بین نمی رود بلکه توزیع آن بین زمین و جسم عوض می شود.

اتصال مدار به زمین:

در مدارات الکتریکی برای اینکه یک پتاسیل مرجعی جهت سنجش پتاسیل ، از روی اختلافش با پتاسیل زمین داشته باشیم، که پتاسیل زمین را به غلط معرف پتاسیل الکتریکی بینهایت می دانیم، و آنرا صفر می گیریم. اما جای نگرانی نیست زیرا پتاسیل کمیتی اسکالر است و تعریف مبدا پتاسیل یک عمل نسبی است و محاسبات و اندازه گیری ها را تحت تاثیر قرار نمی دهد.

بنابر این در سنجش های جریان الکتریکی و ولتاژ ، پتاسیل زمین را صفر گرفته و آنجا را مبدا پتاسیل معرفی می کنیم. و جهت یافتن اختلاف پتاسیل ، پتانسیل الکتریکی نقاط مختلف مدار همان اختلاف پتاسیل آن نقطه با زمین می باشد که این اتصال مدار به زمین یک پایداری کلی بر سیستم مداری و محاسبات ما که نسبت به مبدا ثابتی صورت می گیرد، اعمال می کند.

کاربرد های الکترواستاتیک

 

 

 

انرژی پتانسیل الکتریکی

انرژی به شکلهای مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آنها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است.

این شکل انرژی چه شباهتها یا چه تفاوتهایی با صورتهای دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای ، انرژیِ گرانشی ، انرژیِ الکتریسته ساکن و انرژی

مغناطیسی ، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد.

برای مثال ، هنگامی که تلویزیون روشن می‌کنیم و مأموریت رفت و برگشت سفینه‌ای فضایی را به

 تماشا می‌نشینیم، در واقع از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم که از انرژی پتانسیل (مثلا انرژی

پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد) حاصل می‌شود. یا تبدیل انرژی پتانسیل شیمیایی

 موجود در سوخت موشکها به انرژی جنبشی است، که سفینه از سکوی پرتاب به فضا پرتاب می‌شود.

باتریهای مورد استفاده از فلاش دوربینها یا در رادیوهای کوچک ، بنزین مصرفی برای راندن اتومبیلی و

بالاخره ، غذایی که می‌خوریم همه و همه محتوی انرژی پتانسیل هستند.

سیر تحولی و رشد

با توجه به نقش مهم انرژی پتانسیل در عرصه‌های دانش به فناوری زندگی روزانه ، ممکن است چنین

 تصور شود که از زمان تشخیص شناسایی این انرژیِِ مدتی طولانی گذشته است، اما اینطور نیست

. مفهوم نیرو را که بستگی نزدیکی با انرژی پتانسیل دارد. اولین بار آیزااک نیوتن در قرن هفدهم مطرح

 کرد. ولی مفهوم انرژی یا پایستگی انرژی تا قرن نوزدهم مطرح نشد. مدتها قبل از آن ، در اواخر قرن

 هفدهم ، هویگنس در بحث حرکت ، به انرژی پتانسیل اشاره کرده بود؟ اما اصطلاح انرژی پتانسیل را

 بکار نبرده بود و اهمیت آن را نیز در نیافته بود. در اوایل قرن هیجدهم ژاک برنولی کار مجازی را که

مشابه انرژی پتانسیل است توصیف کرده ، ولی به اهمیت آن پی نبرد.

در اواخر قرن هیجدهم و اوایل قرن نوزدهم ، ژوزف لاگرانژ ، لاپلاس ، پواسون و جورج گرین مفهوم

پتانسیل الکتریکی را (که به انرژی پتانسیل الکتریکی بسیار نزدیک است). در فرمول بندی ریاضی اثرات

 الکتریکی بکار بردند، اما آن هم به اهمیت انرژیِ پتانسیل پی نبرد. تمرکز این دانشمندان روی مباحث

 مکانیک و گرما بود. بحثهای بعدی تمام حوزه‌های علوم فیزیکی را در برگرفت. پس از این کارها بود که با

تلاش بسیاری از مهندسان و دانشمندان توجه به اهمیت انرژی پتانسیل بیشتر و بیشتر شد.

انرژی پتانسیل در کجا و چگونه ذخیره می‌شود؟

انرژی پتانسیل ، نوعی انرژی ذخیره شده است. انرژی پتانسیل ، اثری سیستمی است و برای جسمی

 کاملا منزوی وجود ندارد. جسم به اعتبار خود کمیت مکانی‌اش نسبت به سایر اجسامی که بر آن نیرو

وارد می‌کنند و یا به دلیل موقعیت مکانی‌اش در میدانی که بر آن نیرو وارد می‌کنند، دارای انرژی پتانسیل

 است. هیچ جسم منفردی انرژی پتانسیل ندارد. همه اجسامی که برهمکنش متقابل دارند، بطور

جمعی انرژی ذخیره می‌کنند.

توپی که روی میز است انرژی پتانسیل گرانشی دارد و این به گونه‌ای است توپ و زمین هر دو در ذخیره

سازی این انرژی سهیم‌اند. این انرژی از آنجا ناشی می‌شود که زمین و توپ بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند.

 اگر توپ با زمین در مکان خود نبودند انرژی پتانسیل گرانشی نمی‌توانست وجود داشته باشد. در دور و

میدان نیز انرژی پتانسیل از فضایی که میدان وجود دارد ذخیره می‌شود.

ویژگیهای انرژی پتانسیل

• در واقع ، این تغییرات انرژی پتانسیل است که در خور اهمیت است نه مقدار آن قبل یا بعد تغییر. اگر چه مکانی که در آن انرژی پتانسیل صفر می‌تواند انتخاب مفیدی باشد به مانند سطح دریا به عنوان مبنای صفر انرژی پتانسیل گرانشی زمین و یا سطح داخلی خازن استوانه‌ای به عنوان مبنای صفر انرژی الکتریکی ذخیره شده در آن ، اما این انتخابها هیچ یک الزامی نیست. زیرا آنها اختلاف انرژی پتانسیل بین مکانهای مختلف است که اهمیت دارد. اندازه اختلاف پتانسیل هرگز هیچ ربطی به چگونگی پیدا شدن آن ندارد. یعنی این تغییر مستقل از مسیر است. این یکی از ویژگیهای اساسی انرژی پتانسیل است.
  
  
• تغییرات انرژی پتانسیل ممکن است به پیدایش انرژی جنبشی ، انرژی الکتریکی ، یا انرژی گرمایی منجر شود. فناوری نوین بر همین پایه استوار است، دستیابی به چنین تغییری به پایداری انرژی ذخیره شده بستگی دارد. برای انرژی پتانسیل سه نوع منحنی می‌توان در نظر گرفت: اگر چه این سخنها معرف همه حالتها نیستند، اما نشان می‌دهند که چگونه انرژی پتانسیل ممکن است با مکان تغییر کند.
  
  
• می‌توان جسم کوچکی مثل گلوله‌ای مرمرین را روی یک کاسه وارونه (در حالت ناپایدار) ، درون کاسه (در حالت پایدار) یا در فرورفتگی کاسه وارونه‌ای که لبه دارد (در حالت شبه پایدار) در نظر گرفت. آنگاه کاسه نقش منحنی انرژی پتانسیل هسته‌ای را خواهد دانست.
  
  
• در حالت پایدار تغییر نامحتمل است.
  
  
• در حالت شبه پایدار غلبه بر سد پتانسیل (یعنی بالا رفتن از لبه) مستلزم انرژی اضافی است، مثلا این انرژی اضافی می‌تواند از جرقه‌ای که بخار بنزین را در سیلندرهای موتور خودرو مشتعل می‌کند ناشی می‌شود. در برخی موارد نادر هیچ انرژی اضافی لازم نیست. مثل وقتی که ذره‌ای در هسته اتم سد پتانسیل را طی فرآیندی به نام تونل زنی سوراخ می‌کند.

کاربرد حالتهای انرژی پتانسیل در صنعت

در فناوری نوین تعادل شبه پایدار ترجیح داده می‌شود. زیرا انرژی پتانسیل می‌تواند تا زمانی که ما

بخواهیم در حالت تعلیق باقی بماند. که نمونه آن در روشن کردن رادیوی ترانزیستوری و تبدیل انرژی

 شیمیایی باتری به انرژی الکتریکی می‌توان نشان داد.

تغییر انرژی پتانسیل

هر تغییر انرژی پتانسیلی به پیدایش نیرویی می‌انجامد. نیروی گرانشی ای که در حالت تعادل ناپایدار

موجب می شود که گلوله روی سطح خارجی کاسه به پایین بلغزد. اندازه ی نیرو را از شیب سختی

می‌سنجیم. هر چه این شیب تندتر باشد قویتر است. البته همه نیرو ، از تغییر انرژی پتانسیل ناشی

نمی‌شوند. نیروهایی که این گونه‌اند. نظیر نیروی گرانشی و نیروی کولنی نیروی تابعی پایستاری ، داریم:

 

F = - du/dx و u = -∫F dx

که در آن F نیرو ، u انرژی پتانسیل و x مکان است.

• نیروهایی که از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند، نظیر نیروی اصطکاک ، نیروهای
• ناپایستارند. برای چنین نیروهایی ، انرژی پتانسیل قابل تبیین نیست.

پتانسیل الکتریکی

اختلاف پتانسيل الكتريكي

تعريف: عاملي را كه موجب جريان يا شارش بارهاي الكتريكي از يك نقطه به نقطه ديگر

 مي شود،اختلاف پتانسيل الكتريكي مي نامند.

بنابراين بار الكتريكي

 مي تواند خودبخود از

 نقطه اي با پتانسيل

 الكتريكي بيشتر به نقطه

 اي با پتانسيل الكتريكي

 كمتر شارش نمايد. اما براي

 شارش بار الكتريكي از

 پتانسيل كمتر به پتانسيل

 بيشتر بايد كار انجام داد( مثل شارش آب بين دو نقطه كه با هم اختلاف ارتفاع دارند).

اختلاف پتانسيل الكتريكي را با نمادV نشان مي دهند. و يكاي آن ولت است.

 

تعريف پتانسيل الكتريكي

 انرژي پتانسيل واحد بار را پتانسيل الكتريكي مي نامند.

 

روش های انتقال بار

روشهاي انتقال بار الكتريكي از يك جسم به جسم ديگر:

1. ما لش
2.تماس
3.القا الكتريكي

 

الکتروسکوپ

الكتروسكوپ

 

از الكتروسكوپ براي تعيين بار يك جسم نامعلوم استفاده مي‌شود. الكتروسكوپ با ورقه طلا ابزار ساده‌اي است كه در آن از رانش بارهاي همنوع براي نشان دادن اينكه يك جسم باردار است يا نه و تعيين نوع آن استفاده مي‌شود.

الكتروسكوپها انواعي دارند كه بر حسب نوع برگه نازكي كه در آنها بكار مي‌رود، اسم گذاري مي شوند از الكتروسكوپهاي بسيار پر‌كار برد مي‌توان الكتروسكوپ برگه طلا را نام برد.

 

 اين الكتروسكوپ از يك برگه نازك طلايي كه به يك ميله تخت فلزي لحيم شده تشكيل شده است اين ميله از درون يك مهره نارسانا مي‌گذرد و به خارج محفظه مي‌رود. روي ميله كره فلزي كوچكي قرار دارد.

براي بدون بار كردن الكتروسكوپ كافي است انگشت خود را به كره فلزي بالاي الكتروسكوپ بزنيم در صورتي كه در نزديكي كره ميله بارداري نباشد، بدون بار مي‌شود.

در صورتي كه الكتروسكوپ در حالت اوليه بدون بار باشد، با نزديك كردن ميله باردار به آن، برگه طلائي از ميله دور مي‌شود.

 1) اگر الكتروسكوپ داراي بار منفي باشد، مقداري از بار منفي الكتروسكوپ در روي كلاهك فلزي و قسمتي از آن در روي ورقه قرار مي‌گيرد.

در اين حالت وقتي ميله با بار مثبت را به الكتروسكوپ نزديك مي‌كنيم چه اتفاقي مي افتد؟

دراين حالت وقتي ميله با بار مثبت را به الكتروسكوپ نزديك مي‌كنيم ممكن است سه حالت پيش آيد. 

الف) اگر اندازه بار روي ميله از اندازه بار روي ورقه كمتر باشد، با نزديك كردن ميله زاويه بين ورقه و تيغه فلزي كاهش مي‌يابد.

 ب) اگر اندازه بار ميله با اندازه بار روي ورقه مساوي و يا كمي بيشتر باشد ممكن است كه ورقه به تيغه فلزي بچسبد.

 ج) در صورتي كه اندازه بار روي ميله بسيار بيشتر از اندازه با روي ورقه باشد، با نزديك كردن ميله ورقه ابتدا بسته شده سپس از تيغه دور مي‌شود و آنچه مشاهده مي‌شود اين است كه ورقه بسرعت بسته شده و دوباره باز مي‌گردد.

2) اگر الكتروسكوپ داراي بار مثبت باشد و به الكتروسكوپ ميله با بار منفي را نزديك كنيم چه اتفاقي مي افتد؟ اگر الكتروسكوپ داراي بار مثبت باشد و به الكتروسكوپ ميله با بار منفي را نزديك كنيم  مانند قسمت (1) سه حالت اتفاق مي‌افتاد.

 3) در صورتي كه الكتروسكوپ داراي بار مثبت باشد و به الكتروسكوپ ميله با بار مثبت را نزديك كنيم. در اين حالت با نزديك كردن ميله با بار مثبت به الكتروسكوپ، برگه از ميله بيشتر دور مي‌شود.

 4) در حالتي كه الكتروسكوپ داراي بار منفي است و ميله با بار منفي را به آن نزديك مي‌كنيم. با نزديك كردن ميله با بار منفي به الكتروسكوپ صفحات الكتروسكوپ بيشتر از هم باز مي‌شوند.

الکتروسکوپی را که دارای بار مثبت است در نظر بگیرید. با یک سیم  فلزی الکتروسکوپ را به

 

زمین وصل می کنیم. یا یا دست آن را لمس می کنیم. بارهای الکتریکی منفی بوسیله ی

سیم یا دست به الکتروسکوپ منتقل می شوند و بارهای مثبت را یک به یک خنثی می کنند

 

 در نتیجه الکتروسکوپ بدون بار می شود.

 

 

 

 

 

 

 

الکتروسکوپی را که دارای بار منفی است در نظر بگیرید. با یک سیم  فلزی الکتروسکوپ را به

 

 زمین وصل می کنیم. یا یا دست آن را لمس می کنیم. بارهای الکتریکی منفی بوسیله ی

 

 سیم یا دست به زمین منتقل می شوند. در نتیجه الکتروسکوپ بدون بار می شود.

 

 نزدیک به بار الکتریکی منفی بار الکتریکی مثبت و کره ی دورتر به بار الکتریکی منفی بار

 

 الکتریکی مثبت بدست می آورد.              

ا

 

 

 

باردار كردن الكتروسكوپ

الكتروسكوپ باردار ابزار ساده اي است كه مي‌توان آن را به چهار منظور زير بكار برد.

1-      تعيين باردار بودن يك جسم

2-      تعيين رسانا يا نارسانا بود يك جسم

3-      تعيين نوع بار  يك جسم باردار

4-      مقايسه ميزان بار دو جسم باردار

می خواهیم الکتروسکوپ بدون باری را بوسیله یک جسم باردار با بار الکتریکی منفی باردار کنیم. جسم باردار با بار الکتریکی منفی را به الکتروسکوپ نزدیک می کنیم در نتیجه بارهای الکتریکی منفی به پایین الکتروسکوپ رانده می شوند و بارهای الکتریکی مثبت روی کلاهک الکتروسکوپ پخش می شوند. صفحه ی فلزی نازک الکتروسکوپ از میله ی فلزی الکتروسکوپ دور می شود. حال با یک سیم یا با انگشت الکتروسکوپ را به زمین وصل می کنیم در نتیجه بارهای الکتریکی منفی به زمین منتقل می شوند و ورقه ی نازک فلزی به حالت تعادل برمی گردد. حال جسم باردار با بار الکتریکی منفی را از الکتروسکوپ دور می کنیم بار الکتریکی مثبت در کل  الکتروسکوپ پخش می شود، الکتروسکوپ دارای بار مثبت می شود و ورقه ی نازک فلزی از میله ی فلزی الکتروسکوپ دور می شود. البته انحراف ورقه ی نازک فلزی نسبت به حالت اول کمتر خواهد بود.

برای دیدن سوالاتی در باره الکتروسکوپ روی عبارت ادامه مطلب

                                    کلیک کنید.

 

 

 

 

2-      تعيين رسانا يا نارسانا بود يك ج                                

 

 

الکتروسگوپ

 

ادامه نوشته

میدان الکتریکی

میدان الکتریکی
بسیاری از نیروهایی که شما می‌شناسید، نیروهای تماسی می‌باشند، مثلاً شما ماشین را بوسیله دستهایتان هل می‌دهید یا یک ورزشکار بوسیله راکت تنیس به توپ  ضربه می زند. اما بر خلاف موارد فوق، نیروی گرانشی و نیروی الکتریکی از راه دور اثر  می‌کنند و به عبارت دیگر، این نیروها حتی اگر دو جسم در تماس هم نباشند به  یکدیگر نیرو اعمال می‌کنند. (مثلاً زمین به ماهواره نیرو وارد می‌کند یا شانه باردار ‎ باریکه آب را جذب می‌کند.)
درک نیرویی که از فاصله دور اعمال می‌شود کمی دشوار است. نیوتن نیز وقتی در  ابتدا قانون جاذبه بین جرمی را بیان می‌کرد به نامانوس بودن آن اشاره نمود. یک راه حل مناسب برای بیان چنین موقعیت‌هایی استفاده از مفهوم میدان می‌باشد . این  ایده ابتدا توسط فارادی بیان شد . با اینکه فارادی در زمینه ریاضی مهارت چندانی  نداشت و بیشتر دانسته های او از مشاهده آزمایشات حاصل شده بود، اما این ایده چنان مناسب بود که بعدها بسیار مورد استقبال قرار گرفت. ماکسول مفهومی را که فارادی بیان کرده بود از نظر ریاضی تکمیل نمود و به این ترتیب مبنای تئوری های جدید  الکترومغناطیس به وجود آمد. بنا به نظر فارادی ، اطراف هر بار یک میدان الکتریکی وجود دارد که تمام فضا را پوشش  می‌دهد . وقتی بار دومی در نزدیکی بار اول قرار می‌گیرد از آن جهت احساس نیرو  می کند که در آن محل میدان الکتریکی بار اول وجود دارد . به عبارت دیگر میدان الکتریکی موجود در محل بار دوم مستقیماُ روی بار اثر گذاشته و  نتیجه آن اعمال نیرو به آن خواهد بود . البته بایستی تاُکید شود که میدان از جنس  ماده نمی‌باشد .
شرایطی را در نظر بگیرید که یک بار تحت تاثیر نیروی الکتریکی سایر بارها قرار ‌گیرد. به عنوان مثال بار q در شکل روبرو تحت تاثیر نیروی F که جمع برداری نیروهای اعمالی توسط میله و دوگوی بارداراست ، قرار دارد .   نیروی وارد بر واحد بار q که در مثال فوق مورد بررسی قرار گرفت یک مفهوم بسیار مهم را در الکتریسیته تاکید می‌کند . این ایده میدان الکتریکی نامیده می‌شود. این  ایده از ترکیب نیروی الکتریکی و بار آزمون حاصل می‌شود . تعریف میدان الکتریکی در  زیر آمده است . میدان الکتریکی (E) در یک نقطه برابر است با نیروی الکتریکی (F) که به بار آزمون (q)  وارد می‌شود تقسیم به اندازه بار آزمون.  به بیان دقیقتر می‌توان میدان الکتریکی را به صورت حد نسبت نیروی الکتریکی وارد  بر یک بار آزمون بر اندازه بار آزمون ، زمانی که مقدار بار آزمون به سمت صفر میل می‌کند، تعریف کرد .میدان الکتریکی ، یک کمیت برداری است و جهتش همان جهت نیروی وارد بر بار آزمون مثبت در آن نقطه می‌باشد. واحد میدان الکتریکی نیوتن برکولن (N/C) می‌باشد. علت بسیار کوچک بودن بار آزمون فرض کنید یک توزیع بار با چگالی حجمی یا سطحی معین در یک نقطه از فضا قرار دارد  و ما می‌خواهیم میدان الکتریکی حاصل از این توزیع بار را در یک نقطه معین پیدا کنیم. اگر چنانچه مقدار بار آزمون خیلی کوچک نباشد، به محض قرار دادن بار آزمون در  نزدیکی توزیع بار ، توزیع بار حالت اولیه خود را از دست داده و تحت تاثیر بار مثبت آزمون قرار می‌گیرد. لذا فرض بسیار کوچک بودن بار آزمون بدین خاطر است که بتوانیم  از اثرات بار آزمون بر توزیع بار صرفنظر کنیم. البته با تعریف میدان بصورت حد نیرو بر بار  زمانی که بار به صفر میل می‌کند، این اشکال رفع می‌شود. میدان الکتریکی در داخل یک جسم رسانا همواره برابر صفر است. چون اگر درون جسم رسانا میدان الکتریکی وجود داشته باشد، در این صورت بر همه  بارهای درون آن نیرو وارد می‌شود. این نیرو باعث به حرکت در آمدن بارهای آزاد می‌شود. حرکت بار را جریان می‌گویند. بنابراین در اثر ایجاد جریان در داخل جسم رسانا بارها به سطح آن منتقل می‌شوند، باز میدان درون آن صفر می‌شود. در بیشتر  موارد میدان الکتریکی از نظر اندازه و جهت از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر می‌کند.  اما اگر چنانچه اندازه جهت میدان در منطقه‌ای ثابت باشد، در این صورت میدان الکتریکی را یکنواخت یا ثابت می‌گویند. میدان الکتریکی حاصل از یک بار نقطه‌ای فرض کنید که یک بار الکتریکی به اندزه 'q در نقطه‌ای از فضا که با بردار مکان 'r مشخص می‌شود، قرار داشته باشد. حال می‌خواهیم میدان الکتریکی حاصل از این  بار را در نقطه دیگری که با بردار مکان (r) مشخص می‌شود، تعیین کنیم. طبق تعریف  یک بار نقطه‌ای مثبت آزمون در این نقطه قرار می‌دهیم. فرض کنید که اندازه بار آزمون (q) باشد. در این صورت از طرف بار q بر این بار آزمون نیرویی وارد می‌شود که از قانون  کولن بصورت زیر محاسبه می‌شود. F = 1/4πε0 X q'q/(r-r')^2 محاسبه می‌شود. چون نیروی F یک کمیت برداری است، لذا علاوه بر اینکه مقدار آن  از رابطه گفته شده حاصل می‌شود، دارای یک جهت نیز هست که جهت آن با رابطه |(r-r')/|(r-'r) نشان داده می‌شود. در واقع این کمیت یک بردار یکه است. حال اگر نیروی F را بر (q) تقسیم کنیم، کمیتی حاصل می‌شود که همان میدان الکتریکی  است. یعنی اگر میدان الکتریکی را با E نشان دهیم، در این صورت میدان الکتریکی  حاصل از بار نقطه‌ای به فاصله 'r از مبدا از رابطه زیر محاسبه می شود. |'F=1/4πε0xq'q(r-r')^3/|r-r   میدان الکتریکی حاصل از توزیعهای مختلف بار اگر چنانچه بجای بار نقطه‌ای یک توزیع بار به صورت حجمی یا سطحی وجود داشته باشد و یا اینکه چندین بار نقطه‌ای وجود داشته باشد و بخواهیم میدان حاصل از اینها را محاسبه کنیم، برای این منظور در مورد چند بار نقطه‌ای ، میدان حاصل از هر بار را تعیین نموده و همه را بصورت برداری جمع می‌کنیم. اما در مورد توزیع بارها باید از یک رابطه انتگرالی استفاده کنیم. بدیهی است که در مورد توزیع حجمی بار انتگرال حجمی بوده و در مورد توزیع سطحی بار ، انتگرال سطحی خواهد بود. محاسبه نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی اگر بخواهیم مقدار نیروی الکتریکی را که از طرف یک توزیع بار بر بار دیگری که در یک  نقطه معین قرار دارد محاسبه کنیم، کافی است که میدان الکتریکی حاصل از توزیع  بار را در نقطه معین تعیین کرده ، مقدار نیروی وارده را از حاصلضرب میدان الکتریکی  در اندازه باری که نیروی وارده بر آن را محاسبه می‌کنیم، مشخص کنیم.

ادامه نوشته

واندوگراف

واندو گراف چيست ؟

                                           

مولد واندوگراف دستگاهي است كه مي‌تواند بارها و ولتاژهاي خيلي بالايي توليد كند.

در اين مولد يك تسمه لاستيكي كه به سرعت حركت مي‌كند بارهاي منفي را به داخل يك پوسته فلزي كروي مي‌برد.  نوع بار الكتريكي بستگي به جنس غلطكها دارد .                                                                                                         

       

 اين پوسته را باردارمي‌كنيم و يك كره متصل به زمين در نزديكي آن قرارمي‌دهيم. جرقه‌هاي بزرگي مانند جرقه‌هاي كوچك آذرخش (برق آسمان) در ميان دو كره توليد مي‌شود. بار الكتريكي منفي بر روي پوسته كروي به اندازه‌اي زياد است كه هوا را كه در حالت عادي عايق است، در لحظه‌اي به رسانا تبديل مي‌كند. جرقه و بار الكتريكي به طرف كره متصل به زمين حركت مي‌كند.

در شكل روبرو واندوگراف برقي در دانشگاه بوستون نشان داده شده است. اين مولد تخليه الكتريكي عظيمي ايجاد ميكند.

 

                                     

القا

 القاء بار الكتريكي چگونه است؟

 ايجاد بار در رساناها بدون تماس به يكديگر، القاء بار ناميده مي شود.

  توليد الكتريسيته ساكن به طريقه القاء چگونه است؟

 مطابق شكل روبرو، ميله باردار( S ) را به كره فلزي با پايه عايق نزديك مي كنيم. دراثر نيروي الكتريكي بارهاي مثبت و منفي آن از هم جدا مي شوند.سپس با تماس كره به زمين توسط انگشت، بارهاي منفي آن را تخليه مي كنيم. بعد تماس كره با زمين را قطع كرده و ميله ( S )  را از آن دور مي نماييم. در كره بار خالص مثبت باقي مي ماند. (در صورتي كه بار ميله مثبت باشد، بار ايجاد شده در كره منفي خواهد بود).

  یک صفحه ی فلزی دارای بار منفی را که روی یک عایق مانند چوب قرار گرفته است در نظر بگیرید. حال یک صفحه ی فلزی دیگر با دسته ی عایق را که از دسته ی عایق آن گرفته ایم به صفحه نزدیک می کنیم. در اثر القای بار الکتریکی بارهای منفی در صفحه ی بالایی به شمت بالا حرکت کرده و بارهای مثبت به طرف پایین و نزدیک صفحه ی پایینی جذب می شوند. حال انگشت خود را روی صفحه بالایی قرار دهید بارهای الکتریکی منفی بوسیله ی انگشت به زمین منتقل می شوند. حال انگشت را برداشته و صفحه بالایی را دور می کنیم. صفحه ی بالایی دارای بار مثبت خواهد شد.

 باردار کردن غیر هم نام دو کره رسانا

 

دو کره ی فلزی با پایه ی عایق و یک جسم باردار با بار منفی را در نظر بگیرید. جسم باردار منفی را به یکی از کره ها نزدیک می کنیم. در اثر القای بار الکتریکی بارهای الکتریکی منفی (همنام) به کره ی دورتر منتقل می شوند و بارهای الکتریکی مثبت (غیر همنام) در کره ی نزدیک تر قرار می گیرند. حال کره ی دورتر را از کره ی نزدیک به بار الکتریکی منفی دور می کنیم . سپس جسم باردار منفی را نیز از کره ی نزدیک دور می کنیم. بارهای الکتریکی در کره ها پخش می شوند. کره ی نزدیک به بار الکتریکی منفی بار الکتریکی مثبت و کره ی دورتر به بار الکتریکی منفی بار الکتریکی مثبت بدست می آورد.

 

در صورتي كه بار q  را در درون يك پوسته كروي رسانا قرار دهيم در قسمت داخلي پوسته بار q- القا مي‌شود و به همان اندازه و با علامت مخالف بار به خارجي‌ترين سطح كره مي‌رود. اگر سطح پوسته را با سيمي به زمين متصل كنيم سطح خارجي بدون بار مي‌شود و فقط بار در سطح داخل پوسته رسانا باقي مي‌ماند.

نيروي الكتريكي بين بارها

 

در طبيعت دو نوع بار الكتريكي وجود دارد بار مثبت و بار منفي، الكترونها داراي بار منفي و پروتونها داراي بار مثبت هستند. اجسام باردار به يكديگر نيرو وارد مي‌كنند. مقدار نيرويي كه دو جسم باردار به يكديگر وارد مي‌كنند از رابطه كولن بدست مي‌آيد. اگر دو بار به اندازه‌هاي q1 و q2 به فاصله‌ي r از يكديگر قرار گيرند، نيرويي كه دوبار به يكديگر وارد مي‌كنند از رابطه‌ زير بدست مي‌آيد. نیروی F متناسب با حاصلضرب بار است.                    نیروی متناسب با عكس مجذور فاصله بين بارهاست.     F در رابطه باالا نيرو و واحد آن در SI نيوتن است. F فاصله بين دو بار است و واحد آن در دستگاه SI متر است.

q₁ وq₂ بار الكتريكي هستند و واحد آنها كولن است كه با c نشان داده مي‌شود.

نيرويي كه دو جسم باردار بر يكديگر وارد مي‌كنند، نيروي الكتريكي ناميده مي‌شود.

در صورتي كه دو بار همنام باشند، يعني هر دو مثبت و يا هر دو منفي باشند، اين نيرو دافعه است.

در صورتي كه دو بار علامت مخالف داشته باشند، اين نيرو جاذبه است.

نيروي وارد بر بارهاي الكتريكي در راستاي خط واصل بين دوبار است.

 بارهاي الكتريكي همنوع يكديگر را مي رانند و بارهاي الكتريكي نا همنوع يكديگر را مي ربايند. به عبارت

 ديگر دو بار مثبت و منفي يكديگر را مي ربايند و دو بار مثبت يا دو بار منفي يكديگر را مي رانند.

 

                  

 

قانون کولن

 

قانون کولن بیان می‌کند که نیروی که دو بار الکتریکی بر یکدیگر وارد می‌کنند، با

حاصل‌ضرب اندازه دو بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله آنها نسبت عکس دارد.

دید کلی

در اواخر قرن هیجدهم علوم تجربی به درجه‌ای از رشد و پیشرفت رسیده بود که بتوان مشاهدات دقیقی

 

 درباره نیروهای میان بارهای الکتریکی به عمل آورد. نتایج این مشاهدات را که در آن زمان فوق‌العاده

 

مجادله‌آمیز بودند، نمی‌توان به این صورت بیان نمود. دو بار نقطه‌ای نیروهایی بر یکدیگر اعمال می‌کنند که

 

 بزرگی این نیروها با مربع فاصله بین دو بار نسبت عکس و با حاصل‌ضرب اندازه بارها نسبت مستقیم

 

دارد. این نیرو برای بارهای همنام دافعه و در مورد بارهای غیرهمنام جاذبه است (نیروی کولن).

آنچه گفته شد به افتخار شارل آرگوستن کولن (Chorles Augustim Coulumb) که از پیشروان الکتریسیته

 

 در قرن هیجدهم بود، به نام قانون کولن معروف است.

ترازوی پیچشی کولن

کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن می‌توانست نیرویی را که دو ذره باردار بر یکدیگر وارد می‌کنند،

 

اندازه بگیرد. در ترازوی کولن میله‌ای دمبل مانند قرار دارد که به دو انتهای آن کره‌های کوچکی متصل شده

 

 است. این دمبل بوسیله یک رشته که از وسط دمبل می‌گذرد، آویخته شده است. هر گاه کره باردار

 

دیگری را به یکی از کره‌های دمبل که قبلا باردار شده است، نزدیک کنیم، بر اساس قانون کولن با توجه به

 

 نوع بارها ، این دو یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند، بنابراین در اثر این نیرو دمبل خواهد چرخید و رشته تاب

 

 می‌خورد. با اندازه گیری زاویه انحراف دمبل می‌توان نیروی میان دو بار الکتریکی را سنجید. کاوندیش

 

بعدها با الهام از ترازوی پیچشی کولن وسیله‌ای ساخت که برای اندازه گیری نیروی جاذبه گرانش بکار

 

 می‌رود (ترازوی کاوندیش).

به این ترتیب قانون کولن به صورت تجربی مورد تائید واقع شد. البته لازم به ذکر است که باور ما در مورد

 

 قانون کولن ، از نظر کمی مبتنی بر تجربه‌های کولن نیست. دقت اندازه گیریهای ترازوی پیچشی کولن به

 

 زحمت از چند درصد تجاوز می‌کند. به عنوان مثال ، چنین اندازه گیریهایی نمی‌تواند ما را متقاعد سازد

 

که در رابطه قانون کولن توان فاصله بارها از یکدیگر دقیق برابر 2 است.

گستره عمل قانون کولن

قانون کولن در مورد بارهای نقطه‌ای بکار می‌رود. از لحاظ ماکروسکوپی بار نقطه‌ای باری است که ابعاد

 

 فضایی آن در مقایسه با هر طول دیگری در مسئله مورد نظر بسیار کوچک است. قانون کولن در مورد

 

برهمکنش‌های ذرات بنیادی ، مانند پرتونها و الکترونها نیز صادق است. در مورد دفع الکترواستاتیکی میان

 

 هسته‌ها در فواصل بیشتر از نیز این قانون صدق می‌کند، اما در فواصل کمتر نیروهای پر قدرت

 

 و کوتاه‌برد هسته‌ای عمل می‌کنند.

مشخصات قانون کولن

نیرویی که قانون کولن بیان می‌کند، به نیروی کولن معروف است. نیروی کولن بسته به نوع بارهای

 

الکتریکی می‌تواند جاذبه یا دافعه باشد. قانون کولن یک قانون تجربی است، ولی با وجود این شواهد

 

 تجربی و نظری هر دو نشان می‌دهند که قانون عکس مجذور فاصله‌ای کولن دقیق است. آنچه قانون

 

کولن بیان می‌کند، یک رابطه تناسبی است. با ضرب کردن طرف دوم در یک ثابت تناسب این رابطه

 

تناسبی به یک تساوی تبدیل می‌شود. مقدار ثابت تناسب بستگی به دستگاه یکایی دارد که مورد

 

استفاده قرار می‌گیرد.

به عنوان مثال ، در سیستم یکای گاوسی این مقدار ثابت را برابر یک فرض می‌کنند و یکای بار الکتریکی

 

 را به گونه‌ای انتخاب می‌کنند که رابطه با تجربه سازگار باشد. اما دستگاه SI که بار الکتریکی را بر حسب

 

 کولن ، فاصله را بر حسب متر و نیرو را بر حسب نیوتن بیان می‌کنند، ثابت تناسب باید کمیتی باشد که

 

دارای بعد است. بوسیله آزمایشهای تجربی مقدار این ثابت تناسب بصورت زیر محاسبه می‌شود:

 

اهمیت قانون کولن

مفهوم قانون کولن فراتر از توصیف نیروهای میان کره‌های باردار است. این قانون می‌تواند در فیزیک

 

کوانتومی نیروهای الکتریکی که الکترونهای یک اتم را به هسته آن پیوند می‌دهد، نیروهایی که اتمها را به

 

 هم پیوند می‌دهند تا مولکول تشکیل شود و نیروهایی که برای تشکیل جامدات ، مایعات ، اتمها یا

 

مولکولها را به هم پیوند می‌دهند، را به درستی توصیف کند. از این رو بیشتر نیروهایی که در زندگی

 

روزمره خود با آنها سر و کار داریم، گرانشی نیستند، بلکه الکتریکی هستند.

 

در هسته اتم نیروی جدیدی وجود دارد که نه دارای ماهیت گرانشی است و نه الکتریکی. این نیروی جاذبه

 

 قوی که پروتونها و نوترونهای تشکیل دهنده هسته را به هم پیوند می‌دهد، نیروی هسته‌ای یا برهمکنش

 

 قوی هسته‌ای نام دارد. اگر این نیرو وجود نداشت، هسته در اثر نیروی دافعه کولنی قوی میان پروتونهای

 

 آن به یکباره متلاشی می‌شد.

برقگیر

با بررسی های مختلفی معلوم شده است که در جو زمین حدود1800 طوفان تندری همزمان

روی می دهند و این طوفانهای تندری حدود100 درخش آذرخش در ثانیه تولید می کنند. اگر چه

 احتمال اینکه شخصی دچار آذرخش شود در حد قابل اغماض کم است با این وجود آذرخش بسیار

زیانبار است. کافی است بدانیم که حدود نیمی از جرقه زنی ها در خطوط انتقال بزرگ مقیاس امروزی

 از آذرخش ناشی می شود. بنابر این محافظت در مقابل آذرخش مسئله مهمی است.

کارهای لومونوسوف و فرانکلین:

لومونوسوف و فرانکلین نه فقط منشا الکتریکی آذرخش را توضیح دادند، بلکه ساخت برقگیر

(رسانای آذرخش) برای حفاظت ساختمان ها از اصابت آذرخش را به انجام رسانیدند.

مشخصات برقگیر:

سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب می شود ته سیم

کاملاً به زمین متصل می شود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین

 تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می شود. در عین طوفان تندری بارهای زیادی در سطح زمین القا

 می شوند. و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود می آید «میدان الکتریکی زمین).

شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برقگیر تخلیه

خرمنی ظاهر می شود. در نتیجه بارهای القا شده نمی توانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی

 ایجاد نمی شود. با وجود این اگر آذرخشی بوجود آید که چنین مواردی کاملا نادر است، به برقگیر

 می خورد و بارها بدون خسارت به زمین می روند.

آتش سنت المو:

در بعضی موارد تخلیه الکتریکی ابر برقگیر چنان شدید است که تابانی ناشی از آن به وضوح در نوک آن

برقگیر دیده می شود. گاهی این تابانی در نزدیکی سایر اجسام نوک تیز مثل بالای دکل های کشتی ،

 نوک های تیز درخت ها و غیره دیده می شود. با این پدیده از قرن ها قبل تحت عنوان آتش سنت المو

آشنا بودند و ملوانانی که درک درستی از منشا واقعی از آن نداشتند دچار وحشت و اوهام می شدند.

لازم به یاد آوری است که برقگیری وقتی کارش را انجام می دهد که اتصال آن با زمین کامل باشد. در غیر

این صورت بارهای القایی نمی توانند از سطح زمین و ساختمان ها به هوا وارد شوند. با بهره گیری

 از این مکانیزم توصیه شده است که موقع طوفان تندری آنتن گیرنده رادیو باید به زمین وصل باشد.

رعد وبرق

 

تاریخچه

تشابه بین آذرخش و جرقه الکتریکی در همان اوایل قرن هجدهم مورد توجه

 

قرار گرفت. تصور می‌شد که ابری طوفانی بار الکتریکی زیادی حمل

 

می‌کنند، و آذرخش جرقه غول آسایی است که فقط از نظر اندازه با جرقه

 

 بین الکترودهای ماشین ویمچورست متفاوت است. این مطلب را مثلاً

 

لومونوسوف (M. V. Lomonosov) فیزیکدان و شیمیدان روسی که

 

الکتریسته جو را همراه با مسائل علمی دیگر مطالعه کرد، خاطر نشان نمود.

 

 این مطلب با آزمایشهایی که لومونوسوف در سالهای 1752 و 1753 و

 

فرانکلین (B. Franklin) پژوهشگر آمریکایی بطور مستقل انجام دادند، تأیید

 

 شده است.

ماشین تندر لومونوسوف

 

لومونوسوف یک ماشین تندر ساخت. خازنی که در آزمایشگاه او نصب شده

 

بود و با سیمی که انتهایش از اتاق خارج و بر تیرک بلند بالا برده شده بود، با

 

 الکتریسته جو باردار می شد. در مدت طوفانهای تندری ، با لمس کردن

 

خازن می شد جرقه را از آن خارج کرد.

 

آزمایش فرانکلین

فرانکلین در مواقع طوفان تندری بادبادکی را با یک میله آهنی به هوا فرستاد.

 

 انتهای پایین ریسمانی که به بادبادک متصل بود به کلید دری بسته می‌شد.

 

 وقتی که ریسمان مرطوب و به رسانای الکتریکی تبدیل می‌شد، فرانکلین

 

 می‌توانست جرقه‌ها را از کلید بگیرد، بطری لید را پرکند. و سایر

 

آزمایشهایی را که معمولاً با ماشین ویمچورست صورت می‌پذیرفت، انجام

 

 دهد.

باید خاطرنشان کرد که چنین آزمایشاتی بسیار خطرناکند زیرا آذرخش ممکن

 

است به بادبادک بخورد و آن وقت بار زیادی از بدن آزمایشگر به زمین برسد

 

(برق گرفتگی شدید). در تاریخ فیزیک چنین موارد دردناکی وجود دارند. مثلاً

 

در سال 1753ریچمن (G. Richman) که با لومونوسوف کار می‌کرد در سن

 

 پترزبورک توسط آذرخش کشته شد.

البته با این آزمایشات نشان دادند که ابرهای طوفانی واقعا بار الکتریکی دارند.

چگونگی شکل گیری آذرخش

قسمتهای مختلف ابر بارهایی با علامتهای مختلف حمل می‌کنند. در

 

بیشترین موارد پایین ابر (که به زمین است) دارای بار منفی است. در حالیکه

 

قسمت بالا بطور مثبت باردار است. بنابراین اگر دو ابر چنان بهم نزدیک شوند

 

 که قسمتهایی که بار غیر همنام دارند، به طرف یکدیگر باشند، ممکن است

 

بین آنها جرقه آسمانی (آذرخش) بوجود آید.

همچنین تخلیه آذرخش ممکن است به طریقه دیگری نیز صورت گیرد، ابر

 

طوفانی با حرکت در بالای زمین بار زیادی بر سطح زمین القا می‌کند و ابر

 

سطح زمین بصورت صفحات خازنی بزرگی در می‌آیند. اختلاف پتاسیل

 

 الکتریکی بین ابر و زمین به مقادیر عظیم صدها میلیون ولت می رسد و

 

میدان الکتریکی شدیدی در هوا به وجود می‌آید. اگر شدت این میدان به قدر

 

کافی زیاد باشد، ممکن است جرقه زنی روی دهد یعنی آذرخش به زمین

 

بربخورد. گاهی آذرخشها به زمین می‌خورند یا باعث آتش سوزی می‌شوند.

پارامترهای مشخص کننده آذرخش

بنا بر مشاهدات دراز مدت تخلیه الکتریکی آذرخش با عوامل زیر مشخص می‌شود.

• ولتاژ بین ابر و زمین که حدودا 10⁸ ولت است.
• جریان در آذرخش که حدودا 10⁵ آمپر است.
• مدت آذرخش که حدودا ^6-10 ثانیه است.
• قطر کانال تابان آذرخش که حدودا 10 تا 20 سانتیمتر است.

تندر آذرخش

تندر که بعد از آذرخش شنیده می‌شود، دارای همان منشأ ترق ترقی است

که در مدت جرقه در آزمایشگاه بوجود می‌آید. یعنی هوای درون کانال تابان

آذرخش به شدت گرم و منبسط می شود و موجهای صوتی ایجاد می‌کند. در

نتیجه بازتاب از ابرها ، کوه ها و غیره پژواک غرشهای تندر را اغلب می‌توان

شنید. 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

.

 

ادامه نوشته

دسته‌بندي مواد از ديدگاه الكتريكي

دسته‌بندي مواد از ديدگاه الكتريكي

مواد را در حالت كلي به چهار دسته مي‌توان دسته‌بندي كرد: 

مواد رسانا: در بعضي مواد جامد ساختمان اتمي به گونه‌اي است كه الكترونهاي ظرفيتي يعني الكترونهاي آخرين لا يه هر‌ اتم، به سادگي و با گرفتن انرژي اندكي، از اتم خود رها شده و در داخل ماده جامد، آزادانه جابجا مي‌شوند اين خاصيت باعث رسانايي اين مواد مي‌شود.  از مواد رسانا مي توان  مس، آلومينيوم و آهن را نام برد.

مواد نارسانا: موادي هستند كه جريان الكتريكي را از خود عبور نمي‌دهند. در اين مواد الكترونها براي رها شدن از اتم يا مولكول، انرژي زيادي لازم دارند. چون معمولاً تا اين انرژي را به دست نياورند، نمي‌توانند آزادانه جابجا شوند. از مواد نارسانا مي‌توان شيشه لاستيك و چوب را نام برد.

مواد نيمه‌رسانا: اين مواد نه نارسانا هستند و نه رسانا. در اين مواد الكترونهاي آزاد به اندازه فلزات وجود ندارند. مواد نيمه‌رسانا در ساختمان ترانزيستور و مدارهاي پيچيده بسيار بكار مي‌روند. از مواد نيمه رسانا مي‌توان ژرمانيم را نام برد.  

دسته بندي مواد از ديدگاه الكتريكي	ماده
رساناي خوب رسانا رسا ناي ضعيف رساناي ضعيف نيمه‌رسانا         كاهش رسانندگي نيمه‌رسانا نارسانا          نارسانا	فلزاتي از قبيل مس، نقره، آلومينيوم، طلا  آلياژهايي مانند كنستانتان و منگاتين  گرافيت  آب  ژرما نيوم  سيليسيوم  پلاستيك و لاستيك  كوارتز

جسم رسانا

مقدمه

افرادی که بیشتر با وسایل برقی کار می‌‌کنند، در هنگام کار از وسایلی استفاده می‌‌کنند که برق آنها را نگیرد. به عنوان مثال ، کفشهای مخصوص پوشیده و مشغول کار می‌‌شوند. یعنی از آنجا که بدن انسان رسانا است، لذا برای اینکه فاز مثبت جریان برق از طریق بدن انسان به زمین منتقل نشده و با فاز منفی آن ترکیب نشود، (چون در این صورت برق گرفتگی اتفاق می‌‌افتد) باید از کفشهای مخصوص استفاده کنند. یا دسته فازمتر ماده عایق است و لذا می‌‌توان با استفاده از آن به راحتی برای تشخیص وجود یا عدم وجود جریان برق استفاده نمود.

در کلیه این موارد باید اطلاع داشته باشیم که چه اجسامی ‌قابلیت انتقال جریان الکتریسیته را دارند و چه موادی فاقد این قابلیت هستند. اصطلاحا اجسام دسته اول را رسانا و اجسام دسته دوم را عایق یا نارسانا می‌‌گویند.

دلیل رسانایی

برای پی بردن به دلیل رسانش می‌‌توان ساختمان مواد رسانا را مورد توجه قرار داد. از جمله مواد رسانای بسیار معروف فلزات هستند. ویژگی عمده فلزات از نظر خصوصیت الکتریکی این است که این مواد دارای الکترونهای آزاد هستند. این الکترونها را اصطلاحا حاملین بار می‌‌گویند. هنگامی ‌که اتمهای منزوی برای تشکیل جسم جامد فلزی با هم ترکیب می‌‌شوند، الکترونهای لایه خارجی اتم ، مقید به اتمهای منفرد باقی نمی‌‌مانند، بلکه آزادانه در سرتاسر حجم جسم جامد حرکت می‌‌کنند.

زمانی که در جسمی ‌جابجایی بار صورت می‌‌گیرد، می‌‌گویند از جسم جریان الکتریکی می‌‌گذرد. بنابراین اگر فلزی را در مسیر جریان الکتریکی قرار دهیم، این جریان توسط الکترونهای آزاد منتقل می‌‌شود و لذا خاصیت رسانایی بیشتر متوجه حاملین بار و سرعت آنهاست. البته غیر از فلزات رساناهای دیگری نیز وجود دارند. از این جمله می‌‌توان به محلولهای آبی نمکها و اسیدها و بسیاری از اجسام رسانای دیگر اشاره کرد.

اهمیت اجسام رسانا

در زندگی امروزی اجسام رسانا نقش بسیار اساسی ایفا می‌‌کنند. به عنوان نمونه ، می‌‌توان به سیمهای انتقال اشاره کرد که به این وسیله جریان برق تولید شده در نیروگاه‌ها به شهرها و مناطق مسکونی منتقل می‌‌شود. البته اهمیت مواد رسانا تنها به این مورد خاص که اشاره شد، محدود نمی‌‌شود. اگر وسایل برقی خانگی را مورد توجه قرار دهیم و به مواد مختلف رسانا که در ساختمان آن بکار رفته است، توجه کنیم، اهمیت این مواد بیشتر واضح خواهد بود.

فرق بارز اجسام رسانا و عایق

شیشه جز موادی است که الکتریسیته را هدایت نمی‌‌کنند، اما این امر دلیل بر این نیست که بارهای الکتریکی اصلا نمی‌‌تواند از شیشه و یا هر ماده عایق دیگری عبور کنند، بلکه بار الکتریکی از مواد عایق نیز عبور می‌‌کنند، اما باری که می‌‌تواند از اجسام نارسانا در مدت زمان معینی عبور کند (با مساوی بودن شرایط) بسیار کمتر از باری است که از رسانایی با همان شکل و اندازه عبور می‌‌کند. بنابراین وقتی که گفته می‌‌شود جسمی ‌نارسانا است، این فقط به معنی این است که در این مورد می‌‌توان از بارهایی که می‌‌توانند از آن بگذرند، صرفنظر کرد.

جسم نیم رسانا

 

گفتیم که از نظر الکتریکی مواد مختلف به دو دسته عایق و رسانا تقسیم می‌شوند، اما خواص الکتریکی برخی از مواد در حد فاصل میان رساناها و دی الکتریکها قرار دارد. این دسته از مواد را اصطلاحا نیمه رسانا می‌گویند. رفتار این مواد در یک میدان الکتریکی ایستا خیلی به رفتار اجسام رسانا شبیه است، اما پاسخ گذرای آنها از پاسخ رساناها اندکی کندتر است. برای این مواد مدت بیشتری طول می‌کشد تا در یک میدان الکتریکی ایستا به حالت تعادل برسند
انواع نیم رسانا

 

نیم رسانای ذاتی

بخش عمده الکترونیک نوین ، وابسته به کاربرد مواد نیرم رسانا است. دیودهای نورگسیل « LEDها) ترانزیستورها و باتریهای خورشیدی از جمله عناصر الکترونیکی متداولی هستند که از نیم رساناها استفاده می‌کنند. نیم رساناهایی مانند Cds و ورمیلیون (Hgs) رنگهای درخشان دارند و هنرمندان نقاشی ، از آنها استفاده می‌کنند. آنچه که تعیین کننده خواص الکترونیکی نیم رسانا است گاف انرژی (گاف نواری). بین ظرفیت و نوار و رسانش است. در بعضی مواد مانند Cds این شکاف اندازه ثابتی دارد. این مواد ، نیم رساناهای ذاتی نامیده می‌شود.

هنگامی که نور سفید ، با نیم رسانا برهمکنش می‌کند الکترونها تحریک شده و به نوار رسانش می‌روند. Cds ، نور بنفش و تا حدودی نور آبی را در می‌آشامد. اما انرژی سایر بسامدها ، کمتر از انرژی لازم برای برانگیختن یک الکترون ورای گاف انرژی است. این بسامدها بازتاب می‌یابند و رنگی که مشاهده می‌کنیم، زرد است. در برخی نیم رساناها مانند GoAS و Pbs ، گاف نواری ، چنان کوچک است که تمام بسامدهای نور مرئی در آنها دیده می‌شوند. هیچ نور مرئی بازتابی وجود ندارد و ماده تیره رنگ است.

نیم رسانای مصنوعی

در بیشتر نیم رساناها که غیر ذاتی نامیده می‌شوند، اندازه گاف نواری ، با افزودن دقیق ناخالصیهایی کنترل می‌شود، که این فرآیند تقویت نامیده می‌شود. سیستم عمل تقویت روی سیلیکون یکی از متداولترین نیم رساناهاست.

نیم رسانای نوع n

وقتی به سیلیکون ، ناخالصی فسفر افزوده شود، تراز انرژی اتمی فسفر ، دقیقا در زیر نوار رسانش سیلیکون قرار می‌گیرد.
هر اتم فسفر ، 4 الکترون از 5 الکترون ظرفیتش را تشکیل نمونه با 4 اتم si مجاور بکار می‌برد و انرژی گرمایی به تنهایی کافی است تا باعث شود، الکترون اضافی ظرفیت به نوار رسانش بر انگیخته شده به یک یون p غیر متحرک را بر جای گذارد. اتمهای فسفر ، دهنده نامیده می‌شود. رسانش الکتریکی در این نوع نیم رسانا عمدتا در اثر حرکت الکترونهای حاصل از اتمهای دهنده در نوار رسانش، به وجود می‌آید. این نوع نیم رسانا نوع n نامیده میشود که در آن n به معنی منفی است، این نوعی بار الکتریکی که توسط الکترونها حمل می‌شود.

نیم رسانای نوع p

وقتی به سیلیکون ناخالص آلومینیم افزوده می‌شود. تراز انرژی اتمهای AL که اتمهای پذیرنده نامیده می‌شوند، درست بالای نوار ظرفیت سیلیکون قرار می‌گیرد. با سه اتم Si مجاور پیوند جفت الکترونی منظمی تشکیل می‌دهد. اما با چهارمین اتم Si فقط یک پیوند تک الکترونی تشکیل می‌دهد. یک الکترون به راحتی از نوار ظرفیت یک اتم آلومینیوم در تراز پذیرنده بر انگیخته می‌شود. در نهایت ، یک یون منفی تا A غیر متحرک بوجود می‌آمد و در نتیجه این فرآیند یک حفره مثبت در نوار ظرفیت پدیدار می‌شود. از آنجا که رسانش الکتریکی در این نوع نیم رسانا عمدتا شامل حرکت حفره‌های مثبت است این نوع نیم رسانا ، نوع P نامیده می‌شود.

کاربرد نیم رساناها در باطری خورشیدی

یک سلول خورشیدی که از نیم رساناها ساخته شده از سیلیکون استفاده می‌شود. لایه نازکی از نیم رسانای نوع P با یک نیم رسانای نوع n ، در ناحیه‌ای به نام پیوندگاه در تماس است. عمدتا عبور الکترونها و حفره‌های مثبت از میان پیوندگاه بسیار محدود است. زیرا چنین حرکتی ، منجر به تفکیک بار می‌شود: حفره‌های سبک ناشی از نیم رسانای نوع p که از پیوندگاه عبور می‌کنند ناگزیر از یونهای غیر متحرک تا A جدا خواهند شد و الکترونهای ناشی از نیم رسانای نوع n که از پیوندگاه عبور می‌کنند به ناچار از یونهای غیر متحرک ⁺P جدا می‌شوند.

حال در نظر بگیرید که نیم رسانای نوع p در معرض باریکه‌ای از نور قرار گیرد. الکترونهای واقع در نوار ظرفیت ، می‌توانند انرژی ، در آشامیده و همراه با ایجاد حفره‌های مثبت در نوار ظرفیت ، به لایه رسانش ارتقاء یابند. الکترونهای رسانش بر خلاف حفره‌های مثبت می‌توانند به راحتی از پیوندگاه عبور کرده وارد نیم رسانای نوع n شوند. این عمل ، سفارش الکترونها (جریان الکتریکی) را برقرار می‌کند. الکترونها می‌توانند توسط سیمها از میان یک مصرف کننده خارجی مانند لامپها ، موتورهای الکتریکی و … انتقال پیدا کنند و سرانجام به نیم رسانای نوع p باز گردند. جایی که آنها حفره‌های مثبت را پر می‌کنند.

مواد عایق

اطلاعات اولیه

از نظر رفتار الکتروستاتیکی مواد را به دو دسته بزرگ تقسیم می‌کنند. این دو دسته بزرگ شامل مواد عایق و اجسام رسانا هستند. رساناها مانند فلزات ، موادی هستند که تعداد بسیار زیادی حامل بار اساسا آزاد دارند. این حاملهای بار می‌توانند آزادانه در سرتاسر جسم رسانا حرکت کنند.

دی الکتریکها یا مواد عایق دسته دیگری از مواد هستند که در آنها تمام ذرات باردار به نحوی نسبتا محکم به مولکولهای تشکیل دهنده مواد مقید هستند. این ذرات باردار ممکن است تحت تاثیر میدان الکتریکی اندکی جابجا شوند، اما از مجاورت مولکولهایی که به آنها مقیدند، دور نمی‌شوند. به بیان دیگر ، این تعریف فقط در مورد یک ماده عایق کامل یا ایده‌آل ، یعنی دی الکتریکی که در حضور میدان الکتریکی خارجی به هیچ وجه رسانایی از خود نشان ندهد، صادق است. اما مواد عایق واقعی اندکی رسانایی از خود نشان می‌دهند.

قدرت دی الکتریک

فرض کنید که یک ماده عایق تحت تاثیر یک پتانسیل ثابت قرار دارد. حال اگر مقدار پتانسیل را اندک اندک افزایش دهیم، زمانی فرا می‌رسد که ماده دیگر عایق بودن خود را از دست داده و یه یک جسم رسانا تبدیل می‌شود. بر این اساس مقدار میدان الکتریکی را که در بالاتر از آن ماده عایق تبدیل به رسانا می‌شود، قدرت دی الکتریکی آن عایق می‌گویند.
.

مواد عایق قطبیده

ماده عایق یا دی الکتریک ایده‌آل آن است که بار آزاد نداشته باشد. با وجود این محیطهای دی الکتریکی ، از مولکولها و مولکولها نیز به نوبه خود از ذرات بارداری (هسته‌های اتمی و الکترونها) تشکیل شده‌اند، بنابراین مولکولهای دی الکتریک یقینا تحت تاثیر میدانهای الکتریکی قرار می‌گیرند. میدان الکتریکی سبب می‌شود که نیرویی به هر ذره باردار وارد شود، ذرات با بار مثبت در جهت میدان رانده می‌شوند و ذرات با بار منفی در جهت مخالف آن، به گونه‌ای که قسمتهای مثبت و منفی هر مولکول از مواضع حالت تعادل خود خارج و در دو جهت مخالف جابجا می‌شوند.

مقدار جابجایی فوق به دلیل ایجاد نیروهای قوی بازگرداننده‌ای که در اثر تغییر پیکربندی مولکولها بوجود می‌آیند، محدود است. تاثیر کلی از لحاظ ماکروسکوپی را می‌توان این طور تجسم کرد که تمامی بار مثبت دی الکتریک نسبت به بار منفی آن جابجا شده است. در این صورت اصطلاحا گفته می‌شود که ماده دی الکتریک قطبیده شده است.

قطبش مواد عایق

مواد عایق روی هم رفته از لحاظ الکتریکی خنثی هستند، اما هرگاه ماده دی الکتریک قطبیده شود، در این صورت جدایی بارهای مثبت و منفی تحقق پیدا می‌کند. به هر مولکول ماده دی الکتریک کمیتی به نام گشتاور دو قطبی الکتریکی نسبت می‌دهند و چون هر ماده از تعداد زیادی مولکول تشکیل شده است، بنابراین گشتاور دوقطبی الکتریکی واحد حجم ماده قطبش نامیده می‌شود. قطبش کمیت فوق‌العاده مهمی است که برای محاسبه میدان الکتریکی حاصل از مواد عایق بسیار مهم است.

کاربرد مواد عایق به عنوان دی الکتریک در خازنها

دو رسانا که بتوانند بارهای مساوی و مختلف‌العلامه را در خود ذخیره کنند و اختلاف پتانسیل میان آنها به باردار بودن سایر رساناهای دیگر دستگاه بستگی نداشته باشد، به عنوان خازن معروف هستند. معمولا میان دو صفحه خازن ماده دی الکتریک قرار می‌دهند. قرار دادن ماده دی الکتریک بین صفحات خازن سه اثر دارد:

• اول اینکه مسئله مکانیکی جدا نگاه داشتن دو صفحه نازک فلزی با فاصله بسیار کم ، بی آنکه با هم تماس حاصل کنند، حل می‌شود.
  
  
• دوم اینکه هر جسم دی الکتریک وقتی در میدان نسبتا قوی قرار گیرد، دستخوش فرو ریزش دی الکتریکی می‌شود که به معنی یونیده شدن نسبی و عامل ایجاد نوعی رسانایی است که در یک عایق ایجاد می‌شود. بسیاری از عایقها می‌توانند میدان الکتریکی قویتر از آنچه را که باعث فروریزی هوا می‌شود، تحمل کنند، بی آنکه خود فرو ریزند.
  
  
• نکته آخر اینکه ظرفیت خازنی با ابعاد معین ، با قرار دادن لایه دی الکتریک بین صفحات آن ، نسبت به موقعی که بین صفحات هوا یا خلا است، افزایش می‌یابد. این اثر عملا با یک الکترومتر حساس (وسیله‌ای که اختلاف پتانسیل بین دو صفحه خازن را بدون تغییر بار آن اندازه می‌گیرد) قابل مشاهده است

 

بار الکتریکی

 

بارهای الکتریکی

اتم از دو قسمت الکترون و هسته تشکیل شده است. هسته از دو قسمت پروتون و نوترون تشکیل شده است. بار الکتریکی الکترون منفی و بار الکتریکی پروتون مثبت و نوترون بدون بار است.

در حالت عادی اتم از لحاظ بار الکتریکی خنثی است. با تغییر تعداد الکترون بار اتم مثبت یا منفی می شود. اگر اتم الکترون بگیرد چون تعداد الکترون ها زیاد شده است لذا با الکتریکی اتم منفی می شود و با کاهش تعداد الکترون ها چون تعداد الکترون ها کاهش می یابد بار الکتریکی اتم مثبت می شود.

بارهای الکتریکی همنام یکدیگر را می رانند، بارهای الکتریکی غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند. در واقع نیروی بین بارهای الکتریکی همنام رانشی (دافعه) و نیروی بین بارهای الکتریکی غیر همنام ربایشی (جاذبه) است.

 يك اتم در حالت عادي از نظر الكتريكي خنثي است. يعني تعداد بارهاي مثبت و منفي آن با هم برابرند. اگر اين تعادل را با گرفتن يا دادن الكترون به اتمهاي يك جسم برهم بزنيم، ديگر جسم از نظر بار الكتريكي خنثي نخواهد بود. در اين  حالت مي گوييم جسم داراي بار الكتريكي خالص است. به عبارت ديگر بارهاي الكتريكي خنثي نشده يك جسم را بار الكتريكي خالص مي نامند.

اگر یک روز خشک و آفتابی روی قالی راه بروید، به محض این که دستتان با دستگیره فلزی

 تماس پیدا می‌کند، جرقه ایجاد می‌شود. و یا هنگام باریدن باران ، آذرخش و رعد و برق را بارها

 ملاحظه کرده‌ایم. تمام این موارد حاکی از این است که مقدار زیادی بار الکترونی در اجسام

پیرامون ما و حتی در بدن ما ذخیره شده است.

تاریخچه انتخاب نام‌های مثبت و منفی

 انتخاب نام‌های مثبت و منفی برای بارهای الکتریکی مربوط به بنجامین فرانکلین (Benjamin

Franklin) است. او علاوه بر کارهای بزرگی که انجام داد، دانشمندی با شهرت بین المللی بود.

فرانکلین واژه‌های بار و باتری را وارد فرهنگ الکتریسیته کرد.

تعریف بار الکتریکی بنیادی :

هلمهولتز (1894-1821) فیزیکدان و فیزیولوژیست آلمانی که به استنباط فارادی دست یافت، چنین نتیجه

 گرفت که باری برابر 1.60x10^-19C مینیمم الکتریسیته موجود در طبیعت است و این مینیمم بار به عنوان

بار الکتریکی بنیادی شناخته شده است.

اندازه بار الكتريكي يك الكترون( يا يك پروتون) به عنوان يكاي طبيعي بار الكتريكي يعني كوچكترين بار

الكتريكي موجود در ماده در نظر گرفته مي شود و مقدار آن برابر است با:

به اين ترتيب هر بار الكتريكي( مثل q) مضرب صحيحي از اين بار پايه خواهد بود يعني:

n يك عدد صحيح و مثبت است.

س: از رابطه q=n e چه نتيجه اساسي در فيزيك حاصل مي شود؟

ج: اين رابطه نشان مي دهد بار الكتريكي نيز مانند ماده ساختمان دانه اي دارد. يعني همانطور كه ماده

 از ذرات ريزي بنام اتم درست شده است، بار الكتريكي نيز از ذراتي بنام الكترون(يا پروتون) تشكيل يافته

 است.

 يكاي بار الكتريكي در سيستم SI

 

 يكاي بار الكتريكي در SI كولن است كه با حرف C نشان مي دهند.

قانون بقاي بار الكتريكي

يك توپ را با ميله پلاستيكي و ديگر را ميله شيشه‌اي باردار كنيد سپس آنها را به هم

 

بچسبانيد. گاهي دوبار ناپديد مي‌شوند و همديگر را از بين مي‌برند. براي بيان اين مساله

 

مي‌توان 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 قرارداد به ميله پلاستيكي را بار

 

منفي و ميله شيشه‌اي را بار مثبت نسبت داده‌اند.

بيان ساده اي از قانون بقاي بار

وقتي كه يك ميله پلاستيكي را با خز مالش مي‌دهيم، ميله بار منفي و خز بار مثبت پيدا

 

مي‌كند. آزمايش را با دو جسم خنثي شروع مي‌كنيم، يعني مجموع بار آن دو برابر صفر

 

 است. بعد از مالش دادن ، يكي بار مثبت و ديگري بار منفي مي‌يابد كه باز هم بار كل

 

برابر صفر مي‌شود. همچنين وقتي ميله‌اي بار مثبت بيابد، بار جسم پلاستيكي كه ميله

 

شيشه‌اي را با آن مالش مي‌دهيم منفي مي‌شود.

هيچ كس نمي تواند يكي از اين دو بار را خلق كند، بدون آنكه همزمان ديگري را نيز توليد

 

كرده باشد در يك چنين فرايندي مقدار كل بار تغيير نمي‌كند. اين مطلب بيانگر قانون بقاي

 

 بار الكتريكي است. اين قانون همانند قوانين پايستگي جرم و انرژي ، اندازه حركت خطي

 

 ، اندازه حركت زاويه اي و ... در فيزيك يك قانون بنيادي است.

قانون بقاي بار الكتريكي در اتم

همه اجسام داراي ذراتي با بار الكتريكي مثبت و منفي هستند. اين ذرات همان اتمهايي

 

هستند كه جهان مادي را مي‌سازند. ابعاد اين اتمها از مرتبه آنگستروم است. چندين

 

ميليون از اين اتمها ، در كنار هم ، چيزي در حدود يك نقطه نمايان مي‌شوند. هر اتم از

 

لحاظ بار الكتريكي خنثي است، زيرا به تعداد مساوي بار مثبت و منفي دارد. بار مثبت اتم

 

و تقريبا تمامي جرم آن ، در مركز آن ، يعني در هسته متمركز شده است. ابعاد هسته ده

 

هزار برابر كوچكتر از ابعاد كل اتم است. هسته يك خوشه محكم به هم چسبيده متشكل

 

از دو نوع ذره پروتونها و نوترونهاست.

تراكم جرم در اين ذرات غير قابل تصور است. يك تفاوت مهم بين پروتونها و نوترونها اين

 

است كه پروتونها داراي بار الكتريكي مثبت بوده ولي نوترونها از نظر بار الكتريكي خنثي

 

هستند. تعداد پروتونها هسته ، عنصر شيميايي را كه هسته به آن تعلق دارد، مشخص

 

مي‌كند، با اين حال قسمت اعظم فضاي اتم خالي است، در ناحيه اطراف هسته تعدادي

 

 ذره با بار الكتريكي منفي به نام الكترون وجود دارد. جرم الكترون كم است، اما بار آن

 

 منفي و مقدارش برابر مقدار بار روي پروتون است. از اينرو در يك اتم خنثي تعداد الكترونها

 

در فضاي اطراف هسته درست برابر تعداد پروتونها در داخل هسته است. الكترونها توسط

 

نيروي جاذبه الكتريكي در نزديكي هسته به آن مقيد مي‌شوند.

مبادله بار و قانون بقاي بار الكتريكي

گاهي يك تماس ساده ميان اجسام ممكن است باعث شود كه تعدادي الكترون از يك

 

 جسم به جسم ديگر منتقل شود. وقتي ميله پلاستيكي با خز مالش داده مي‌شود،

 

برخي الكترونها از خز به ميله پلاستيكي منتقل مي‌شوند. ممكن است تعداد الكترونهايي

 

 كه به ميله پلاستيكي منتقل مي‌شوند، در حدود

 

( 9 ^ 10 ) باشد كه ظاهرا زياد است. تعداد كل الكترونهاي موجود در ميله پلاستيكي در

 

حدود 24 ^ 10 است.

در فلزات بستگي الكترونها به هسته ضعيف است و الكترونها مي‌توانند آزادانه در داخل

 

 ماده حركت كنند. چون بار به راحتي در داخل ميله فلزي به هم وصل نماييم، هر دو كره

 

خنثي مي‌شوند. ماده اي كه بار الكتريكي را از خود عبور مي‌دهد رسانا ناميده مي‌شود.

 

 در جامدات ، فقط الكترونها مي‌توانند حركت كنند. اما محلول الكتروليت ، آب شور يا گاز

 

داخل لامپ فلوئورسانس رساناهاي بسيار خوبي هستند. زيرا حاملين بار مثبت و منفي

 

 هردو تحت تاثير نيروي الكتريكي مي‌توانند آزادانه حركت كنند. در تمام فرايندهاي مبادله

 

بار و انتقالات اخير قانون بقاي بار الكتركي به دقت ملاحظه مي‌شود. به عبارتي نحوه

 

مبادله بار به توسط قانون بقاي بار صورت مي‌گيرد. در واكنشهاي شيميايي اين قانون

 

همانند قانون بقاي جرم ظاهر مي شود و واكنش را از نظر الكتريكي مجاز مي داند كه در

 

طرفين واكنش مجموع بارهاي الكتريكي برابر باشند.

 

منبع : دانشنامه رشد

سخنان بزر گان

   ۱ - تمدنی که مرگ را انکار می کند با نفی زندگی به پایان خواهدرسید.  (اکتا ویوپاز)

    ۲  -  کسی که می تواند انجام می دهد و کسی که نمی تواند یاد می دهد.

           (جرج برنارد شاو)

    ۳- انسان منطقی خود را با جهان وفق می دهد و انسان غیر منطقی تلاش

       می کند جهان را با خود وفق دهد(جرج برنارد شاو)

    ۴ - مراقب خرجهای کوچک باش .شکافی کوچک می تواند کشتی بزرگی

          را غرق کند.(بنجامین فرانکلین

     ۵- یاچیزی بنویس که ارزش خواندن داشته باشد یا کاری بکن که ارزش

           نوشتن داشته باشد.(بنجامین فرانکلین)

     ۶- کسی که عاشق خودش باشد هیچ رقیبی نخواهد داشت.

           (بنجامین فرانکلین)

      ۷ -حماقت یعنی کار واحدی را بارها وبارها انجام دادن و انتظارنتایج

         مختلف داشتن.(بنجامین فرانکلین)

     ۸ - با همه مودب باش و بابیشتر کسان اجتماعی وبا تعداد کمی صمیمی و

          با یک نفر دوست باش و با هیچ کس دشمن نباش.(بنجامین فرانکلین)

      ۹- جایی که ازدواج بدون عشق باشد حتماً عشق بدون ازدواج

هم وجود خواهد داشت.(بنجامین فرانکلین)