هواي مرطوب

شايد شما هم ديده باشيد که برخي از آزمايش هاي الکتروستاتيک در هواي مرطوب به خوبي کار نمي کنند و شايد در برخي کتاب ها ديده ايد که گفته شده آب موجود در هواي مرطوب باعث رسانايي هوا مي شود. در واقع اين اشتباه از آنجا رخ مي دهد که برخي فکر مي کنند که به دليل اينکه آب ناخالص رسانا است و اين رسانا در هواي مرطوب وجود دارد، باعث مي شد که هوا نيز رسانا شود.

ولي اگر مقداري با مفاهيم الکتريسته آشنايي داشته باشيد، مي دانيد که اگر بخواهيم هوا را رسانا کنيم، بايد آن را پر از ذرات باردار متحرک کنيم. در حالي که بخار آب (که در هواي مرطوب وجود دارد) از ذرات باردار (يون ها) ساخته نشده و بخار آب، از لحاظ بار الکتريکي خنثي است، پس وجود بخار آب زياد در محيط باعث زياد شدن هدايت الکتريکي آن نمي شود. حتي قطرات معلق آب مايع که در مِه وجود دارد نيز خنثي است و تاثيري در کم يا زياد شدن خاصيت رسانايي هوا ندارد.

رسانا، نارسانا

در برخي مواد، مانند فلزات، شير آب و بدن انسان، مقداري الکترون مي توانند تقريباً آزادانه حرکت کند. چنين موادي را رسانا مي ناميم. در مواد ديگري مانند شيشه، آب خالص از نظر شيميايي و پلاستيک، هيچ کدام از بارها نمي توانند آزادانه حرکت کنند. چنين مادي را نارسانا و يا عايق مي ناميم.

اگر در حالي که يک ميله مسي را در دست داريد آن را با پشم مالش دهيد، نمي توانيد ميله را باردار کنيد، چون شما و ميله هر دو رسانا هستيد. اين مالش موجب عدم توازن بار در ميله مي شود، ولي بار اضافي بي درنگ از طريف بدن شما به کف (که به سطح زمين متصل است) منتقل شده و ميله به سرعت خنثي مي شود.

با برقراري مسيري از رساناها بين يک جسم و سطح زمين، مي گوييم جسم به زمين متصل شده است. در خنثي سازي جسم، مي گوييم جسم بي بار شده است. اگر به جاي اين که ميله را در دست خود بگيريد، آن را از طريق يک عايق در دست داشته باشيد، مسير رسانا با زمين از بين مي رود و تا زماني که آن را به طور مستقيم با دست خود نگرفته ايد، ميله با مالش مي تواند باردار شود.

خواص رساناها و عايق ها ناشي از ساختار اتمي و سرشت الکتريکي آن هاست.

اتم ها داراي پروتون هايي با بار مثبت، الکترون هايي با بار منفي و نوترون هايي با بار خنثي هستند. پروتون ها و نوترون ها در هسته مرکزي، کنار هم قرار دارند، در مدل ساده اتم، الکترون ها گرد هسته مي چرخند.

بار الکترون  تنها و همچنين پروتون تنها از نظر اندازه يکسان ولي علامت آن ها مخالف يکديگر است. از اين رو اتمي که از نظر الکتريکي خنثي است، تعداد الکترون ها و پروتون هاي برابري دارد. الکترون ها در نزديکي هسته ها قرار دارند. چون علامت الکتريکي آن ها مخالف با علامت پروتون هاي هسته است در نتيجه به سوي هسته جذب مي شوند.

وقتي اتم هاي يک رسانا مانند مس جسم جامدي را تشکيل دهند، برخي از الکترون هاي لايه بيروني (که خيلي ضعيف به آن پيوسته اند) وابسته به اتم هاي منفرد باقي نمي مانند و بنابراين درون جامد سرگردان مي شوند و اتم هاي باردار مثبت ( يون هاي مثبت) به جا مي گذارند. الکترون هاي در حال حرکت را الکترون هاي رسانش مي ناميم. (در صورت وجود) تعداد الکترون هاي آزاد کمي در يک نارسانا وجود دارد.

نيم رساناها

نيم رساناها، مانند سيلسيم و ژرمانيم، موادي هستند که حالت ميانه رساناها و عايق ها را دارند. تحول ميکروالکترونيکي که زندگي ما را تغيير داده است به واسطه دستگاه هايي است که از مواد نيم رسانا ساخته شده است.

ابررساناها

بالاخره ابررساناهايي وجود دارند که در مقابل حرکت بار الکتريکي در آن ها هيچ مقاومتي از خود نشان نمي دهند. هنگامي که بار در يک ماده حرکت مي کند، مي گوييم جريان الکتريکي در آن ماده وجود دارد. مواد معمولي، حتي رساناهاي خوب در برابر عبور بار از خود مقاومت نشان مي دهند. ولي در يک ابر رسانا، مقاومت خيلي کم نيست، بلکه دقيقاً صفر است. اگر جرياني را در يک حلقه ابر رسانا برقرار کنيم، بدون اينکه باتري يا منبع ديگري از انرژي براي نگهداري اين جريان لازم باشد جريان الکترون ها بدون تغيير ادامه مي يابد.

آزمايشي براي تشخيص رسانايي مواد

شما مي توانيد با ساخت يک مدار ساده الکتريکي به بررسي خاصيت رسانايي الکتريکي مواد اطراف خود بپردازيد. براي اين کار نياز به سيم، باتري و يک سرپيچ و لامپ داريد، کافي است که يک سر باتري را به وسيله سيم به يک پايه سرپيچ لامپ ببنديد و به سر ديگر باتري سيمي را وصل نمائيد، به سر ديگر سرپيچ لامپ نيز سيم ديگر وصل کنيد، براي آزمايش مدار خود دو سر اين سيم را به يکديگر وصل کنيد، مشاهده مي کنيد که لامپ روشن خواهد شد.

که اين نشان دهنده اين موضوع است که سيم مسي رساناي جريان الکتريکي است، حال اين دو سيم را از هم جدا کرده  و در بين آن ها اجسام مورد نظر خود را قرار دهيد، مثلاً مي توانيد دو سر اين سيم را به يک قطعه چوب، آب، يک قطعه فلز و ديگر اجسام مورد نظر خود وصل کنيد و مشاهده کنيد که در کدام حالت لامپ روشن خواهد شد.

اين آزمايش را در هواي مرطوب نيز انجام دهيد، مثلاً مدار الکتريکي خود را به داخل يک حمام آب گرم ببريد، ببينيد که وقتي مدار در اين فضا قرار مي گيرد آيا لامپ روشن خواهد شد يا خير. اين هم روشي ديگري است که ببنيد که هواي مرطوب رساناي جريان الکتريکي نمي باشد.

مسابقه وبلاگ برتر ماه

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه:

برچسب‌ها: