برق 1فزيك

الرحيم الرحمن الله بسماول فصل

) چيست؟) الكتريسيته برقبرق واهميت مفهوم

دوران اوايل است،بشرازهمان طبعيت ازقواي يكي برقپديده يك صورت به برق ،با الماسك اثرمشاهده در وجودش

تا طولاني مدت اين طي ودر داشت آشنايي طبعيتبود نبرده پي آتشگون پديده اين وجود حقيقت عصرجديدبه

زده زمين بر آسمان از كه برق به وحشت و ترس با وهموارهمينگريست ميكرد نابود بود راهش درسر وهرچه . ميشد

به جهان نقاط از بعضي در بشر طوريكه گذشته دوران درخدايان خشم نشانه را الماسك داشت اعتقاد ها النوع رب

.ميدانستندصدا وشنيدن الماسك ديدن از ازمردم نيزبسياري امروز

. دوران آن مردم شوند مي وحشت و ترس دچار رعدوبرقميدانستند وزمين آسمان زاييده را .برق

و نيست غلط است وآسمان زمين زاييده برق كه پديده اينرسيده صحيح نتيجه به خود احساس كمك بشربه حقيقت در

ازابر تنها ميدهدالماسك جديدنشان علوم بطوريكه زيرا بودالماسك توليد در هردو وزمين آسمان آيدبلكه نمي زمين به

. به را بشربرق امروز اند سهيم برقي هاي چارچ تعادل وايجاداست كرده وارد خود گي زنده در موثرومفيدي عامل صورت

تا مخرب عامل يك بصورت الماسك شناخت از كه راهي ولياست بسيارطولاني شده طي برق وبكاربردن .كشف

برق كلمه : ريشه:كهربا

نوحي 300درحدود در جرمن طواف مسيح ازميلاد قبل سال اشعه درمقابل يافتندكه را رنگي زرد هاي سنگ شرقي آلمان

ابتدا را آن جهت همين درخشيدندوبه مي مانندطلا آفتاب

1

. ) به) مخوصص خواص سنگها اين ناميدند مي شرقي طلا انداختندباشعله مي اگرآنرادرآتش وازجمله داشت خودرا

. براي آلماني درزبان كه كلمه ميسوخت روشنيميرساند اخيررا خاصيت همين .كهربابكارميرودمفهوم

: خاصيتكهربايي اهميت كم مساختندوكم را آن وامثال شانه زينتي ازكهرباآلاد

يونان به فروش آنرابراي وتاجران زيادشده آن تجارتي.ميبردند

بودكه اين بردندوآن ازكهرباپي ديگري خاصيت به دراثرتجربهوتوليدصدا داده ميدادندجرقه مالش پشمي باپارچه را اگرآن

ميزدندصداي شانه را موها كهربا جنس از شانه ميكرداگرباخودجذب طرف به را موها شانه و ميرسيد بگوش جرقه

درآن اسرارآميز قوه يك ميپنداشتندكه زمان آن ومردم ميكرد.وجوددارد

قوه اين تصورميكردندكه چنين دوران آن مردمخبيثه ارواح مقابل در را وشخص دارد خدايي اسرارآميزمبدا

قرارگرفت خاص كهرباموردتوجه جهت همين به ميكندو حفظزبان به ميدادندوآنرا زينت خودراباكهربا يونان ومتمولين

درسال مينامند الكترون قزيكدان 1600يوناني مسيحي ) كه) كرد اشاره نكته اين با بار اولين براي گيلبرت انگليسي

يوناني زبان به آنرا كه دركهربا اسرارآميزابتدا قوه اينآن جهت همين وبه است شده ميناميدندمشاهده الكترون

) تجارب ) آن درباره كه قوه براي را الكترون يوناني كلمهاين كلي مفهوم براي برق كلمه وابتدا ميدادبكاربرد انجام

شده گرفته الكترون ازكلمه طبعيت .پديدهانسان براي برق : اهميت

را درازي بس راهي گرديد استفاده قابل برق تااينكهقبل. ازصدسال تر درحدوداضافه براي 1859پيمود ميلادي

شد اختراع گوبل هنريش وسيله به برق بارگروپ .اولين

2

وپس دانست جدا روزانه گي زنده از را آن وامروزنميتوانمورد ها ودرآن كرده تسخير را مختلفي هاي رشته برق ازآنآن از زير هاي رشته وامروزدر است قرارگرفته استفاده

ميشود :استفادههاي عراده موتور هاي حرارت،محرك

لباس گرمي،ماشين برقي،تلفن،تلگراف،تلويزيون،آبالكترونيك آلات وغيره .شويي،كامپيوتر،پروجكتور،تايپ

بشر گي زنده ذكرشد بالا در كه هاي رشته در ازبرق استفادهانسان گي زنده امروز بطوريكه است بطورموثرتغيرداده را

. بشر صداي برق كمك به تصوراست غيرقابل برق بدونگذرد جومي طبقات واز كرده طي را درازي مسافاتدرحاليكه . است شنيدن قابل زمين ازكره اي ودرهرنقطه

همسايگانش ازحدود او صداي پيش تاكمترازصدسالزمين. نقطه ازيك حوادث مناظريا برق كمك به تجاوزنميكرد

ديده زمين ازكره ديگري درنقطه لحظه درهمان تقريبآكمپيوترتصويربه و وتلويزيون ماهوارهها كمك به يعني ميشود

ازصدسال كمتر تا درحاليكه ميشود داده دورانتقال مسافات. حتي تجاوزنميكرد ازافق زمين بشردرروي ديد حدود پيش

چشم امروزاز شب وتاريكي وابرها ها وقشرمه ها دريا عمق . نفوذ جاهائي به دارميتواند را دستگاه ماند نمي بشرمخفي

. مشاهده ترتيب بدين بود بشرپوشيده برچشم تاكنون كه كنددرمقابل مخربي عامل بصورت ابتدا برق كه ميكنيم

استفاده طريقه ها انسان كه ازموقعي بود شده بشرظاهرها گذارآن وخدمت كننده كمك بهترين بصورت اموختند را آن

استفاده. مورد صحيح بطور را برق بتوان اينكه براي درامدوبه كامل بطور ان خواص با ها تجربه كمك به بايد قرارداد

اشناشد .دقت

برقساكن پردازيم مي ماده ساختماني برسي به نخست ما بخش درين

ومنفي مثبت برقي چارچ نوع دو داراي طوركلي به ماده كه

3

در مثبت چارچهاي بصورت همواره ماده در برقي چارچ استهم برق اين بنابر وجود الكترونها در منفي وچارچهاي پروتونها

دارد اي دانه ساختماني .مانندمادهپي ماده ماهيت بهتربه برقي هاي چارچ خواص بابررسي

يكديگر . نوع هم برقي هاي چارچ كه خاصيت مثلآاين ميبريمجذب يكديگررا مختلف نوع با برقي هاي ميرانندوچارچ را

هاي. قوه ماده درون دهدكه مي نشان را واقعيت اين ميكنندموجوداست .برقي

سبب به مايع جامديا اجسام هاي ماليكولي بين جذب قوهنوع از برقي هاي چارچ بين الكتريكي جاذبه هاي وجودقوه

ماده تراكم هنگام به كه مقاومتي هاي وقوه است مخالفهاي چارچ بين دافعه هاي وجودقوه علت شوندبه ظاهرمي

است همنوع .برقيا الكتريسته توليدجريان موجب برقي هاي چارچ اين حركت

وصنعت درخانه ما ميشودكه برق جريان متداول اصطلاح بهبرق جريان كه واقعيت اين ميكنيم استفاده ازآن

ميدهدكه دهدنشان وكاراانجام بكاراندازد ميتواندموتورهارابه انرژي اين ميدانيم وچنانكه است انرژي عامل برق

ميشود تبديل ديگرانرژي هاي وصورت .گرماونورومدارتشكيل هسته شامل دوقسمت از اتم ميدانيم طوريكه

هسته الكترونهاودر درمدارها كه گرديدهبسياركوچكي... فضاي داردهسته موقعيت پروتونها،نيوترونها

ازهسته دور نسبتآ فاصله در ميكندوالكترونها اشغال را ازاتوم . ) الكترون) برقي چارچ ميچرخد بدورآن هسته بزرگي به نسبت

باهم هردو چارچ اندازه ولي مثبت پروتون برقي وچارچ منفياست .مساوي

هاي تعدادپروتون عادي ندارددرحالت برقي چارچ نيوتروناتوم آن هاي تعدادالكترون برابربه هراتوم موجوددرهسته

خنثي ياالكتريكي ازنظربرقي اتوم درنتيجه استشده. درست خنثي هاي ازاتوم نيزكه اجسامي است

هستند خنثي .اندازنظرالكتريكي

4

مالش وسيله به ساكن : توليدبرقتكه خوديايك رابالباس پلاستيك يايك شانه هرگاه كه ميدانيم

هاي غبارياخرده گردو هاي ذره دهيد مالش خشك پشمي . ،سطح خشك خيلي اگردرهواي همچنان كند مي جذب كاغذرا

تميزكنيداين خشك پارچه تكه رابايك پنجره ياشيشه آينهوگردك درهوا معلق گردوغبار هاي وذره افتد مي اتفاق پديده

چسپدبه مي شيشه ويا آينه سطح به ازپارچه شده جدا هايدشواراست ها ذره ازين آنها سطح كردن پاك كه .طوري

يا الكتريكي شودجاذبه مي ذرات اين جذب سبب كه عامليرا خاصيت اين دراثرمالش كه واجسامي دارد نام برقي . بعضي دراثرمالش شوند مي ساكن برق كنندداراي پيدامي

ساكن برق است نيزممكن هم به ها ازپارچهپوشيده. نايلوني ازجنس پيراهن كه هركس توليدشود

درپايان آن درآوردن ازتن هنگام ويژه به اغلب باشدميداندكهاست برقدارشده شدت به بوده خشك هواي كه .روزي

وتميزياهنگام كاملآخشك موي كردن شانه هنگام گاهيياهنگام گربه باپوست ابونيت ازجنس اي ميله دادن مالش

شنيده صدا ازتن يابلوزپشمي نايلوني پيراهن درآوردناست ضعيفي برقي هاي جرقه زدن توليدصدا، ميشودعلت

. حاصل هاي جرقه ديد توان نيزمي تاريك درجاي را خودآنها كهوقتي باشدوآن خطرناك است ممكن گاهي ساكن ازبرق

شده پراگنده درهوا اشتغال قابل يابخارهاي گازها كه استبيهوش براي عمل اتاق در هاگاهي دربيماستان مثلآ باشد

پخش اتاق شودوبخارايتردرفضاي مي استفاده ايتر از كردن . پلاستيك بيمارمجهزبه حامل تخت هاي اگرچرخ گردد مي

است ممكن مريض باروكش ها چرخ آن باشددراثرمالشباعث جرقه بزندوهمين توليدشودوجرقه ساكن برق درآنها

بشود .انفجاروخطرجانيتخت فلزي بدنه به خطراحتمالي ازين جلوگيري براي امروز

تماس زمين باسطح كه كوتاهي زنجيرفلزي مريض حاملراه از توليدشده برق هاي چارچ كننددرنتيجه مي آويزان دارد

5

آمدحادثه وپيش وازتوليدجرقه رود مي زمين زنجيربهشود مي .جلوگيريها چارچ : انواع

تغيرحالت دهيم مالش پشمي پارچه رابا اگركهربا كه ديدمسخت رابري ميله بايك كهربا رابجاي تجربه پيدميكندهمين

دادبراي انجام ميتوان است رس دست در بيشتر كه ياشيشهانجام زيررا هاي ميشودتجربه حاصل كه نتايجي مشاهده

.ميدهمالف :تجربه

ميدهيم كاملآمالش پشمي پارچه با را رابري ميله يكروي ايم بوجودآورده وسط قبلآدر كه سوراخي وآنرادرمحل

بتواندحركت آساني به بطوريكه قرارميدهيم تيز نوك پايهذيل شكل :كندمطابق

سمتميله گردش

مالش بخوبي پشمي پارچه با كه را ديگري رابري ميله حالميله كه ميكنيم وملاحظه ميكنيم نزديك اولي ميله به ايم داده

6

در ميله دورميشودزيراهردو وازآن شده منحرف اوليشده نوع هم برقي چارچ داراي پشمي پارچه با اثرمالشتشخيص نيزميتوانيم وسيله بدون را برقي چارچ اين اندوجود

جذب فوق هاي ميله وسيله كاغذبه كوچك قطعات كه بدهيمبه دست انگشتان آنرابا تاريكي دطاق اگردر ميشونديا

خواهيم رامشاهده كوچكي هاي جرقه كنيم يكديگرنزديكميشود زده دست وانگشتان رابري هاي ميله بين كردكه

ها ميله دراثرمالش راكه برقي چارچ بخواهيم كه درصورتيازيك پشمي پارچه بايدبجاي ميشودبيشتربسازيم حاصل

منظوربكارببريم اين براي پشك پوست مثلآ پوست .قطعه: تجربه رابري نتيجه دوميله در دراثرمالش كه برقي چارچ

ميكند انديكديگررادفع .پيداشدهب :تجربه

نتخاب را اي شيشه دوميله رابري هاي ميله جاي به اكنونخوب . ابرشمي باپارچه را اي شيشه هاي ميله كنيم مي

پيداشود برقي چارچ ها ميله سطح روي تادر داده مالشقطعات جذب وسيله نيزبه جا درين را برقي وجودچارچ

. ازمالش پس داد تشخيص ميتوان توليدجرقه كاغذويا كوچكيپايه روي فوق مانندتجربه را اي شيشه هاي ازميله يكي دادن

مي نزديك آن به را دوم وميله آزادقرارداده تيزبطوري نوكخودمنحرف ازمحل اول ميله كه ميكنيم ملاحظه باز كنيم

دورميشود ايم كرده نزديك باآن كه اي وازميله .شده: تجربه هاي نتيجه درميله دراثرمالش كه برقي هاي چارچ

كنند مي دفع انديكديگررا پيداشده يي .شيشهج :تجربه

انتخاب را اي شيشه ميله ويك رابري ميله يك تجربه درينترتيب همان به را ها ازميله يكي ميدهيم مالش را وآن كردهوميله بطورآزادقرارداده تيز نوك پايه روي در قبلآديديم كه

اول ميله كه كنيم مي وملاحظه كنيم مي نزديك آن به را دومدهيم حركت را دومي ميله واگر ميشود متمايل آن بطرف

ميشود كش آن بدنبال اول .ميله

7

تجربه :نتيجهيكديگرراجذب اي شيشه وميله رابري ميله برقي هاي چارچ

.ميكند

نويسيم مي زير جدول در را بالا تجربه سه نتيجه اكنوننمايم مقايسه تر آسان را آنها .تابتوانيم

انواع نتيجه تجربهچارچ

دفع- ازرابر هردوميله الفهمنوع

دفع- ازشيشه هردوميله بهمنوع

جذب- شيشه با رابر جالنوع مختلف

رانيزمي نتيجه اين ديدم چه برآن علاوه فوق هاي ازتجربهمي پيدا برقي چارچ يكنوع هميشه رابري هاي ميله كه گيريم

نوع يك داراي هميشه اي شيشه هاي ميله كنندوهمينطوربرقي چارچ داراي وشيشه رابر ميشوندولي برقي چارچ

وجود برقي چارچ دونوع بنابرين باشند مي مختلف ازدونوع:دارد

اي -1 شيشه ميله چارچرابري -2 ميله چارچ

) ( درسال برگ ليشن معروف دان اين 1777فزيك ميلادي ناميد راچنين برقي چارچ :دونوع

1- ) ( شيشه مثبت چارچ 2- ) ( رابر منفي چارچ

اتم داخلي : ساختمان

8

سيارات شمسي مانندنظام تقريبآ اتم داخلي ساختمان ) ( از دريكي كي آفتاب بدور شكل بيضوي معين درمسير

چرخند مي قراردارد بيضوي .محراقبزرگ 9درحقيقت خورشيد 2000سياره بدور كوچك سياره

. دورآفتاب به زيادي بسياري باسرعت سيارات چرخند ميهواي زيرا كنيم نمي راحس حركت مااين كندالبته مي حركت

. حول در اگرجسمي كند مي حركت آن با هم زمين اطرافداشته دوراني حركت قرارگرفته درمركزدايره كه نقطه

را جسم ميخواهيم كه شود مي ايجاد اي قوه جسم باشددرآنجسم حركت سرعت راكه قوه اين كند دورمي دايره ازمركز

نامند فرارازمركزمي قوه دارد ارتباط .نيزمي آفتاب طرف رابه سيارات كه اجسام محافظوي اگرقوه

بود اثرميكندنمي فرارازمركز قوه معكوس قسمت ودر كشددور و شده ازمدارخودخارج فرار قوه تاثير درتحت سيارات

فرار باقوه مذكور محافظوي قوه چون ولي ميشدندمدار روي در سيارات قرارميگيرند تعادل حال ازمركزدر

قسميكه شود نمي خارچ وازآن نمايد مي خودحركت معينشمسي نظام به توان رامي اتم داخلي ساختمان گفتيم

. داخل در كتله بزرگترين داراي كه هسته ازيك اتم نمود تشبيهقرارگرفته آن درمركز ومانندآفتاب يافته باشدتشكيل مي اتم

ذرات ترين كوچك كه ها الكترون اتم هسته اين دور در است . روي در كرد تشبيه سيارات به راميتوان ها وآن هستند برق

كنندو مي حركت زيادي بسيار باسرعت معيني هاي مدارفرار نيزقوه ها درآن زياد دوراني سرعت اين دراثر

والكترون اتم هسته بين جذب باقوه ازمركزايجادميشودكهآيد درمي تعادل صورت .هابه

برقي جذب قوه هاازنوع والكترون اتم هسته بين جذب قوهمنفي چارچ هاداراي الكترون كه است شده باشندثابت مي

كه طوري است مثبت چارچ داراي اندازه همان به اتم وهستهمي يكديگرراجذب النوع مختلف هاي چارچ دانيم ميشوند مي كش اتم هسته طرف هابه الكترون كننديعني

9

به است اولي قوه معكوس آن سمت كه فرارازمركز وباقوهآيند درمي تعادل .صورت

برقي هاي واحدچارچ ها وپروتون ها الكترونمي اتم هسته دور به كه هاي هستندتعدادالكترون

بين است هادراتم 110تا 1چرخندممكن باشدمثلآتعدادالكترون مي 102درنوبليون 29ودرمس 13ودرالمونيم 1هايدروجن

اتم. هسته كه طوريست هايدروجن اتم داخلي ساختمان باشدمثبت ) چارچ يك )+داراي منفي( چارچ داراي كتله(-والكترون

وفقط است كوچك خيلي اتم 1837الكترون كلي قسمت ام است منفي واحدچارچ حامل الكترون است هايدروجن

وبه دارد مثبت يعني مخالف چارچ اندازه همان به اتم وهستهكندبطوريكه مي خودجذب طرف رابه الكترون جهت همين

. آنچه درنتيجه بكشد خارج به تواندآنرا نمي فرارازمركز قوههم مثبت واحدچارچ بايديك هرالكترون ذكرشددرمقابل كه

موجودباشدمثلآدرالمونيم ودرنوبليوم 29درمس 13درهستهآنهابايدوجودداشته 102 درهسته مثبت واحدچارچ

به درهراتم نامندبنابرين مي راپروتون هسته باشدواحدچارچهاي چارچ صورت درين وجوددارد ها پروتون تعدادالكترونها( بي اثرخنثي خارج به نسبت واتم بوده تعادل درحال برقي

خواهدداشت( .تفاوتخوددرهرماده خودي به شودبلكه توليدنمي برق بنابرين

وبه درالكترون منفي واحدچارچ بصورت وجوددارديعنيكه ديدم ازين بيش اتم درهسته مثبت واحدچارچ صورت

دورهسته به درمدارهاي كه است هايي الكترون داراي هراتمگي بسته اند نزديكتر اتم هسته به هايكه الكترون چرخند مي

اتم از را آنها توان نمي آساني دارندوبه هسته به بيشترياز. راحتي به ها ازالكترون ،برخي اجسام دربعضي جدانمايند

توانند مي آساني به هاكه الكترون اين به شوند جدامي اتم . تعداد گويند مي آزاد الكترون شوند جا جابه جسم درون

است بسيارزياد درفلزات آزاد هاي .الكترونبرقيهستند چارچ آزادحامل هاي : الكترون

10

اتم آخري درمدار كه هاي الكترون را برقي حالترابطه كه هستند ها الكترون وهمين آورند هستندبوجودمي

اتم اتحاد قوه مينمايندوهم رامشخص كيمياوي تركيبات هايهاي الكترون را آنها جهت همين وبه است آنها به مربوط ها

نامند مي اتحادي هاي الكترون يا .ولانسيبرق ازنگاه اجسام

هادي اجسام يا هادي :فلزاتها الكترون تمام درآنها كه است يافته تشكيل هاي اتم ازعده

منفي چارچ صورت وبه بكارنرفته ها اتم رابطه براي ولانسيذكرنموديم دربالا راقسميكه ها الكترون اين دراختيارهستند

. فلزات جامدهمه اجسام درميان نامند مي آزاد هاي الكتروندرنزديكي جهت همين به هستند خوبي هادي وكاربنها

ميشوند استفاده برق انتقال براي .ودرصنعت) ( غيرهادي اجسام ها :عايق

هاي الكترون تمام خودتقريبآ تركيبات اتمي دررابطهالكترون كمي تعدادبسياري اندوفقط بكاربرده را ولانسي

. خشك كاملآ كه هواهنگامي ازجمله ازگازها بعضي دارند آزاد باشندغيرهادي

ازج... هستندكهربا،شيشه،پلاستيك،ابريشم،چوپ،پنبه،گوگردوهستند خوبي خيلي هاي عايق .مله

هادي :نيمهدرحرارت وجرمونيم گرادبه 20مانندسلسيوم سانتي درجه با هستندولي مانندعايق ولانسي هاي الكترون رابطه نسبت

باز ها اتوم بين هاي رابطه قسمي حرارت درجه افزايشآزاد برقي چارچ انتقال براي ها والكترون شده

ها هادي نيمه برود بيشتربالا حرارت ميشوندواگردرجه . هاي الكترون باتعداد برق هدايت آيند درمي هادي بصورت

دارد مستقيم ارتباط .آزاد

11

الكتروسكوپ يا برقنمابه بردن پي براي است وسيله الكتروسكوپ كه ميدانيم

بكارميرود برقي چارچ نوع وتعين كم برقي هاي چارچ .وجودرانشان الكتروسكوپ ترين متداول نوع ذيل شكل

) ( يافته تشكيل برنجي مثلآ فلزي ميله ازيك اسباب ميدهد،اينياگلوله قرص شكل به كلاهكي آن سربالايي به كه است

شكل مستطيل فلزي صفحه يك آن سرپايني وبه شده نصبگرديده وصل المونيم يا ازطلا نازك خيلي ورقه بايك كوچك

.است ) شكل مستطيل صفحه جاي به ها الكتروسكوپ از دربعضي

فلزي ميله پايين در يعني است شده ديگروصل طلا ورقه يكاست شده نصب طلا نازك ورقه به .)دو المونيم يا طلا ورقه

خيلي هاي ورقه ها ازآن توان مي كه رود كارمي به جهت اينكرده تهيه .نازك

دارد اي شيشه پنجره كه فلزي محفظه طلادريك نازك ورقهاحتمال برقي هاي وچارچ هوا جريان از ميشودتا قرارداده

شود محافظت .موجوددرآنمتصل زمين به محفظه فلزي بدنه الكتروسكوپ كاربا هنگام

عايقي ماده قطعه يك سوراخ از را برنجي ميله استنگاه درمحفظه شكل رامطابق وآن گزرانيده پنبه مانندچوب،

اند .داشتهكلاهك به را آن جسم دريك وجودبرق به بردن پي براي

. ميله راه از برق ميدهند ياتماس كنند مي نزديك الكتروسكوپمنتقل آن مقابل فلزي وصفحه طلا ورقه به الكتروسكوپ

شود .ميكنند مي پيدا برقي چارچ نوع هردويك ورقه و صفحه وچونكه سازد مي اي زاويه آن وبا شود مي دور صفحه از ورقه

بزرگتراست زاويه بيشترباشد برقي چارچ اندازه .هرچه

12

ميباشد الكتروسكوپ از انواع ذيل :شكل

13

) ( برقي القاي اثرمجاورت در ساكن برق : توليدكلاهك به چارچدار جسم يك كردن بانزديك كه گفتيم

شود مي دور خود مقابل صفحه از طلا ورقه .الكتروسكوپ) المونيم: ) يا يامسي برنجي فلزي كره دو روي A ،Bالف راكه

كه ميدهيم قرار هم كنار اندطوري شده نصب عايق هاي پايهباشد هادي جسم يك درحكم آن ومجموعه داشته تماس باهم

) الف) شكل

A B

نزديك: ها كره به است منفي چارچ داراي كه پلاستيكي بدركره كنيم A مي ودركره مثبت مي Bبرق القا منفي برق

) ب) شودشكل

14

مجاور: كننده القا ميله كه حال در كره A ،Bج B است از Aراكنيم مي .دور

15

كره: كنيم مي دور ها ازكناركره را ميله ميله Aد به كهوكره مثبت چارچ داراي است چارچ Bنزديكتربوده داراي . كره دو هاي چارچ نوع ميشود ، Aمنفي B با توان مي را

مشخص است چارچدارشده پيش از كه الكتروسكوپياگركره. مثلآ به Aكرد است مثبت چارچ داراي كه را

انحراف كنيم نزديك دارد مثبت چارچ هم آن كه الكتروسكوپشودواگركره بيشترمي آن Bورقه منفي چارچ راكه

انحراف كنيم نزديك دارد مثبت باچارچ كه داردالكتروسكوپيبهم الكتروسكوپ هاي ورقه و رفته ازبين وجودآمده به

ميشود .نزديك

چارچدار دراجسام برق چارچاز الكترون تعداد ميشود داده يكديگرمالش به دوجسم وقتياز الكترون جسميكه درنتيجه شود مي منتقل ديگري به يكي

. هاي پروتون تعداد كمتراز هايش الكترون تعداد ميدهد دستجسميكه ميشودوبرعكس مثبت آن برقي وچارچ ميشود آن

هايش الكترون كندتعداد مي دريافت اضافي الكترونشود مي منفي آن برقي وچارچ شده هايش بيشترازپروتونرا جسم چارچ جسم دريك ها الكترون تعداد افزايش پس

كند مي مثبت را جسم چارچ ها الكترون تعداد وكاهش .منفيبانماد داردكولمب نام كولمب برقي نمايش)C(واحدچارچ

برابر پروتون ويايك الكترون يك برقي چارچ دهنداندازه ميبه 10000000000000000000/1.6 آنرا كه است كولمب

)e(حرف ميدهيم . نمايشالكترون برقي چارچ برابر )-e(بنابرين است)+e(وازپروتون

الكترون يك ازآن ويا بدهيم الكترون يك خنثي جسمي به اگراي اندازه به آن برقي چارچ كند )e( بگيريم .تغيرمي

16

ميگيريم ازآن ويا ميدهيم جسم به كه هاي الكترون اگرتعداد)n(برابر اندازه به جسم برقي تغيرميكنددرين )e.n( باشدچارچ

حرف با كه جسم برقي چارچ ميشود )q(حالت داده نشانبا :برابراست

N=0.1.2.3.. Q= n.e

:واحدچاربرقيكولمب S.k.Mدرسيستم ويك blocواحدمقدارچارچ است

خودراكه همنوع چارچ كه است ازمقدارچارچ عبارت كولمبفاصله به قوه m1ازآن باشدبه جذب N9000000000=F واقع

ميكند .ويادفعكولمب s.g.cدرسيستم ستاب برقي c-tS واحدمقدارچارچ

خودراكه. همنوع چارچ كه است ازمقدارچارچ وعبارت استفاصله به دفع m1ازآن يا جذب داين يك قوه باشدبه واقع

.نمايدبرقي هاي چارچ بين رابطه

1colb= 3000000000 st-colb1st –colb= 1/3000000000colb

برقي چارچ : بقايبه الكترون بايدتعداد جسم يك چارچداركردن براي كه ديديم

الكترونها،هيچگاه مبادله دراين بگيريم ازآن ويا بدهيم آنهاتنها الكترون نميرودبلكه وياازبين توليدنميشود الكترون

اينكه به باتوجه لذا ميشوند ديگرمنتقل جسمي به ازجسمميتوان پس است برقي چارچ مقدارمعين داراي هرالكترون

:گفتبه ازجسم رودبلكه نمي وازبين آيد وجودنمي به برقي چارچ

ناميده برقي چارچ بقاي اصل ميشوداين ديگرمنتقل جسم.ميشود

دارد ها الكترون سمتحركت به ارتباط برق :نوع

17

شيشه وميله منفي چارچ الكترون فزوني دراثر رابري ميلهوچون است كرده پيدا مثبت چارچ الكترون كمبود دراثر ايالكترون براي است نشده وصل هادي سيم يك دوميله پايين

عبارت وبه وجودندارد تعادل وايجاد جريان امكان هادو روي در وبرق گيرد نمي صورت ها الكترون ديگرحركت

را برق نوع اين كند پيدانمي وجريان ماند مي موردتجربه ميلهنامند مي استاتيك برق يا .ساكن

برق تخليه ويا برق :رعدبين ديگرويا ابر با ابر بين است وطوفان ابري هوا هنگاميكه

منطقه يك آسمان ميشودكه زده بزرگ هاي جرقه ابروزمين . شنيده نيز بلندي صداي ان ودرپي ميكند روشن را بزرگ

) ( ميگويند الماسك برق رعد پديده اين .ميشود،بهآيد؟ بوجودمي چگونه رعدبرق ميدانيد آيا

مثبت چارچ داراي برقي القا وي باهوا مالش علت به ابرهاپايين به رو قسمت دربيشترموارد ميشوند ويامنفي

) آن) بالاي وقسمت منفي چارچ داراي رمين به نزديك ابر . نزديك بهم چنان ابر اگردو ميشوند مثبت چارچ داراي

مختلف هاي چارچ داراي كه آنها از هاي قسمت شوندكهتخليه دارد قرارگيرندامكان مجاورهم است النوع

) ابرصورت) دو بين برقي هاي چارچ ناگهاني سيلاني برقيهمراه وصدا توليدگرما بزرگ هاي جرقه با معمولآ بگيردكه

.استابرهاي دهد رخ نيز ديگري بصورت ميتواند برقي تخليه

روش به آنرا زمين سطح درمجاورت ميتوانندباحركت طوفانابر بين برقي تخليه امكان حالت اين در كنند دار چارچ القاي

شود سوزي آتش موجب وميتواند دارد وجود زمين .ورعدوبرق هادي يا :برقمتوسط بطور زده 100درهرثانيه زمين سطح روي بر صاعقه

) زيرا) است بسيارخطرناكي اي پديده رعدوبرق ميشودصاعقهزيادي انرژي برقي چارچ وبسياراعظيم ناگهاني سيلان اثر درانتقال ها،خطوط ساختمان به ميتواند پديده اين ميكند آزاد را

18

. ... براين بناآ واردكند جدي هاي خسارات انسانها ، آهن راه. براي است بسيارمهم مسله الماسك برابر در محافظت

برق بنام اي وسيله از الماسك برابر در ها ساختمان حفاظتاست تيز بانوك ضخيمي كابل گير ميشود،برق استفاده .گير

ساختمان نقطه ترين بالا در را گير برق تيز نوك قسمتزمين مرطوب اعماق در را آن كابل انتهاي ميكنندو نصب

بوجود درصورت كه ميشود سبب كابل نوك تيزي قرارميدهندواردنشود ساختمان به خصارات الماسك .آمدن

درهوا مثبت ماليكولهاي

درزمي شده دفن فلزي صفحهمتحرك برق

برعكس ميكند عبور سيم واز كرده حركت ها درآن راكه برققطب كه مامندمثلآموقع مي متحرك برق ذكرشد دربالا آنچه

وصيله به راكه جيبي چراغ بطري يك منفي وقطب مثبت

19

خواهيم متحرك برق ميكنيم وصل هم به كوچكي گروپبين ميكننديعني عبور گروپ ازداخل ها الكترون زيرا داشت

كمبود درديگري و الكترون فزوني دريكي كه دوقطبيشود برقرار خواهيم مي تعادل حالت است موجود الكترونوچون ميروند مثبت قطب به منفي ازقطب ها الكترون ولذا

بنابراين كند نمي وتغير است ثابت ومثبت منفي قطب محلاين است طرف يك از هميشه هم الكترونها حركت سمت

ثابت هاهميشه الكترون حركت سمت دران راكه جريان نوعمينامند مستقيم برق .است

مستقيم جريان CDجريان پيوسته،عبورپيوسته ياجريانبه بالا پوتانسيل از سيم نظيريك هادي ازيك الكتريسيته

. همواره مستقيم،بارالكتريكي درجريان است كم پوتانسيلاز را مستقيم امرجريان اين كه كند عبورمي جهت دريك

متناوب CA جريان كند مي .متمايزپس الكتريكي توان انتقال براي ابتدا مستقيم جريان درواقع

اواخرقرن در توليدالكتريسيته توماس 19ازكشف توسط . براي مستقيم ازجريان استفاده امروزه بكاررفت اديسون

جريان است،چراكه شده كنارگذاشته منظورغالبآ اين) براي) شده داده وتوسط كشف تسلا نيكلا توسط كه متناوب

( جريان جنگ است بلندبسيارمناسبتر خطوط درطول انتقال .) توان انتقال هنوزهم كنيد رامشاهده اتصال CDها براي

توان هاي ،بكارمي CA شبكه هم به مختلف هاي بافركانس.رود

CD مي استفاده ولتاژ كم هاي ازكاربرد دربسياري عمومآمي تامين ها باطري ازطريق انرژي كه درجاي خصوصآ شود،

توانندولتاژ مي تنها CD شودكه هاي. سيستم اكثرآ توليدكنندكار،از CDخود ژنراتوريك كه كنند،اگرچه مي استفاده

توليد CAوسيله براي كننده يكسو ازيك كه استفادهCD است . تغذيه منبع يك نيازبه الكترونيكي مدارات اغلب كند CD مي

باوجوداينكه. CD دارند به اماكلآ است مستقيم جريان مخففثابت باپلاريته هاي ازانوع CD،ولتاژ شود،برخي مي CD گفته

20

نخورده دست هستند،مانندخروجي ولتاژزيادي تغيرات داراييكسوساز .يك

الكترونها :سمتحركتومقطه منفي قطب الكترونها فزوني نقطه كه ديديم

برق منبع درخارج الكترونها است مثبت قطب كمبودالكترونهاتعادل كنندتاحالت مي حركت مثبت قطب به منفي ازقطب

.برقرارشودبرق :سمتحركتجريان

حركت سمت معكوس جريان حركت سمت درتخنيكدرخارج جريان سمت آن وبرطبق است شده گرفته الكترونهاقطب طرف به مثبت ازقطب درمدارخارجي يعني برق منبع

است مثبت به منفي ازقطب برق منبع داخل ودر .منفي : جريان حركت درسمت كه اختلاف علت اين اختلاف علت

زماني به مربوط است موجود ها الكترون حركت وسمتنمي چيزي آنها وحركت ها الكترون هنوزاز كه ميشود

قطب. بطرف مثبت قطب از را برق جريان وسمت دانستندوسمت است نيزباقي قرارامروز اين كردند فرض منفي

و زيرادرتخنيك ميشود گرفته درنظر ترتيب همان به جريانباعث آن وتغير است بكاررفته ها وكتاب ها درنوشته

ميشد .ايجادمشكلاتي ) دو) بين اختلاف نوبل جايزه برنده پلانگ ماكس پرفيسور

داده شرح ترتيب بدين ساختن واضع جهت را فوق سمتكرده تشبيه هاي ماهي رابه ها الكترون كه است،

قطب. بطرف مثبت قطب از برق جريان حركت سمت استخلاف بر كه هاي مانندماهي ها الكترون ولي است منفي

قطب بطرف منفي مينمايدازقطب شنا آب حركت سمتميكنند حركت .مثبت

كولمب :قانون

21

الكتريكي نيروي ميدان يك خود چارچداردراطراف اجسام . زيادي مسايل به نيروبستگي اين شدت كنند مي ايجاد نامرييشكل ويا دوجسم فاصله بارداريا جسم دو بار داردمثلآاندازه

. براي شود مي موضوع شدن پيچيده باعث اين باردار اجساماجسام جاي به كه كنيم فرض توانيم مي شرايط كردن ساده

كه بارداري ابعادجسم ويعني داريم نقادباردار باردارآنها بين كوچكترازفاصله خيلي ،خيلي گيريم درنظرمي

يك مثل تقريبآ ديگري جسم براي هرجسم كه طوري باشدبهكند عمل باردار .نقطه

" " ي دهه در چارلزكولن بار ،نيروي 1780اولين ميلادي دو بين الكتريكي نيروي كه برد پي كرداو راتوصيف الكتريكي

بارهايش باضرب مستقيم رابطه اي، ونقطه باردار جسمكه. يعني 1دارد q 2و q . هرچقدربار هستند اي نقطه بارهاي اندازه

هم بينشان الكتريكي بيشترباشند،نيرو اي نقطه هايبارهاي مجذورفاصله با نيرو ديگراين ازطرف بزرگتراست

دارد عكس نسبت اي .نقطههرچقدر dيعني است اي نقطه بارهاي بين ي فاصله كه

ضعيف آنها بين الكتريكي بيشترباشد،نيروي بارها اي فاصلهرابطه. درين نوشت توان مي كلي طوري به ضريب kتراست

را بار دو كه دارد بستگي اي ماده به آن واندازه است تناسب . نيروالكتريكي، ، فاصله برابرشدن بادو كند جدامي ¼ازهم

ميشود اوليه .نيرويF≈q1.q1/d²

F=k.q1.q1/d²q 1 q 2

d

22

بالا رابطه 1در q 2و q ها و dمقدارچارچ ها چارچ بين kفاصلهدرسيستم آن قيمت كه است تناسب عبارت S،k،M ضريب

از :است

k=9000000000n.m²/colb²سيستم kقيمت s. g.c در از است :عبارت

K=1dyn.cm²/)st-colb(²

چارچ : يك فاصله C50 سوال به 2درهواي m ازيك: سوالراپيداكنيد؟ C70 چارچ آنها بين قوه قرارگرفته

q 1=50cq 1= 70cd=2mk=9000000000n.m²/colb²F?

سوال :حلF=k.q1.q2/d² =9000000000n.m²/colb².50c.70c/)2m(²F=9000000000n.m²/colb².3500C²/4m² =F=7875000000000n

برقي: اگردوچارچ فاصله C23سوال ازهمmc9.2 باشدبهنمايد؟ دريافت را آنها بين باشدقوه داشته ديگرقرار

q 1=23colbq 2=23colbd= 9.2mk=9000000000n.m²/colb²F=?

23

برقي: دوچارچ بين قوه آنها N968سوال بين وفاصله استm1.56 بعني تناسب ²اگرثابت C/ ²mN9000000000=k باشد

ريابيد؟ را ها قوه هريك مقدار

آزاد الكترونهاي حركت درمقابل ها هاديميدهد نشان :ازخودمقاومت

يكسان برق جريان عبور ازلحاظ ها هادي ميدانيم طوريكهبرخورد ها اتم با هادي عبورازيك درموقع ها نيستندالكترون

نزديكترباشنداين تروبهم متراكم ها اتم ميكنندوهرچهها عبورالكترون راه در واقع ودر بود خواهد برخوردبيشتر

داشت خواهد وجود بيشتري .مانعتشبيه ميتوان عابرپياده يك حركت رابا ها الكترون حركت

وآزادانه سهولت عابربه شخص باشد خلوت كه خيباني كرددرزياد وجمعيت ازدهام كه درنقاطي ميتواندعبوركندولي

هاي سمت تغيير وبا ميگيرد صورت سختي اوبه باشدحركتبه ها اتم ازبين هم بگذرد،عبورالكترون آنها ازبين مكرربايد

ها اتم با الكترون هاي برخورد در ميگيرد صورت ترتيب همينترتيب وبدين ميشود گرفته آن انرژي از مقداري

عباره به بود خواهد مقداركمتري به ازسيم عبورالكترونهاكوچكتراست ازمدارميگذرد كه .ديگرمقدارجرياني

درمقابل باشد نزديك بهم خيلي آن هاي اتم كه درسمي . درمقابل سيم بعني دارد وجود بيشتري مانع عبورالكترونها

هادي در درحاليكه ميدهد ازخودنشان مقاومتي عبورالكترونهامقاومت كمترباشداين درآن ها اتم تراكم كه ديگري

درعبورجريان. كه هاي ديگرتعدادالكترون ازطرف كمتراستهاي الكترون تعداد به زيادي كنندبستگي مي شركت الكترون

دارد جسم .آزادجسم آزاد الكترونهاي تعداد هرچه ديديم طوريكه همان

برق عبورجريان در ها الكترون از بيشترباشدتعدادبيشتريدر تا ميشود بيشتري جريان مقدار ودرنتيجه كنند مي شركت

24

. ها عامل اين هردوي كمترباشد آزاد الكترونهاي مورديكه. نقره،طلا،ومس باشند مي موثر هادي برقي درمقدارمقاومت

دليل همين باشندوبه مي زيادي آزاد الكترونهاي دارايهاي الكترون كه جست ولي كمتراست آنها برقي مقاومتعايق ومواد است بيشتري مقاومت داراي است كم آن آزاد

بي مقاومت داراي است بسياركم ها آن آزاد هاي الكترون كهزيادهستند .اندازه

مقامت ، جريان ، كه ولتاژ هستند مقداري سه ميشوند يافته جريان دايره يا .درهرسركت

25