ساعدنیوز
ساعدنیوز

همه چیز در مورد بارهای الکتریکی و ماهیت آن ها

  یکشنبه، 21 آذر 1400   زمان مطالعه 7 دقیقه
همه چیز در مورد بارهای الکتریکی و ماهیت آن ها
بار الکتریکی، ویژگی اصلی هر ماده ای است که توسط برخی ذرات بنیادی حمل می شود و نحوه تأثیر ذرات تحت تأثیر میدان الکتریکی یا مغناطیسی را کنترل می کند. بار الکتریکی ، که می تواند مثبت یا منفی باشد ، در واحدهای طبیعی مجزا رخ می دهد و نه ایجاد می شود و نه از بین می رود.

بار الکتریکی یا بار برقی (به انگلیسی: Electric charge) (به طور خلاصه: بار) یک خاصیت ماده (مواد پیرامونمان) است که باعث می شود هنگامی که جسمی باردار در مجاورت جسم باردار دیگری قرار می گیرد، به آن، نیرو وارد شود. بار الکتریکی، دو نوع است: بار مثبت و بار منفی. بین دو ماده یا جسم با بارهای هم نام نیروی رانش(دافعه) ایجاد می شود و برعکس اگر غیر همنام باشند بین آن ها ربایش(جاذبه) ایجاد می شود. در سامانهٔ استاندارد بین المللی یکاها واحد بار الکتریکی کولُن (C) است. البته در مهندسی برق از یکای آمپر ساعت (Ah) نیز استفاده می کنند. در کنش میان اجسام باردار، دانش الکترومغناطیس کلاسیک کافی است و از اثرهای کوانتومی صرف نظر می شود. بار الکتریکی یک خاصیت پایستگی در ماده است که به آن اصل پایستگی بار هم اطلاق می شود که می گوید "مجموع جبری همه بارهای الکتریکی در یک دستگاه منزوی ثابت است" یا به عبارتی دیگر یعنی هرگز امکان تولید یا نابودی یک بار خالص وجود ندارد و بار فقط از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود؛ بار الکتریکی از ذرات زیراتمی ماده که تعیین کنندهٔ خواص الکترومغناطیس ماده اند، ناشی می شود. یک مادهٔ باردار الکتریکی، تولیدکنندهٔ میدان های الکترومغناطیسی است و خود از آن ها تأثیر می گیرد. اندرکنشی میان یک بار متحرک و یک میدان الکترومغناطیسی عامل ایجاد نیروهای الکترومغناطیسی است. این نیرو خود یکی از چهار نیروی بنیادی است. آزمایش ها در قرن بیستم، توضیحی کوانتومی از بار الکتریکی ارائه کرده اند (این عمل را کوانتومی کردن می نامند)، به عبارت دیگر دانشمندان دریافته اند که بار الکتریکی خود از واحد کوچک تری با نام بار بنیادی تشکیل شده است. بار یک الکترون تقریباً برابر با {\displaystyle e=1.602\times 10^{-19}C} است. (البته ذراتی با نام کوارک وجود دارند که باری به اندازهٔ چند e⅓ دارند) پروتون باری به اندازهٔ e و الکترون باری برابر با e- دارد. علم مطالعهٔ ذرات باردار و توضیح ارتباط آن ها با فوتون ها، الکترودینامیک کوانتومی نام دارد. تعداد الکترون ها یا پروتون های آزاد موجود در یک جسم را بار آن جسم گویند. تعریف اندازهٔ بار: اندازهٔ الکتریسیته موجود در الکترون یا پروتون {\displaystyle 1.6\times 10^{-19}C} است. اگر آن را در تعداد الکترون یا پروتون ضرب کنیم، نتیجه اندازهٔ بار جسم خواهد بود.

بار الکتریکی

پیشینه بار الکتریکی

تالس، فیلسوف یونانی سده ششم پیش از میلاد گفته است که با مالیدن پارچه خزدار روی مواد مختلف مانند کهربا می توان بار یا الکتریسیته تولید کرد، همچنین یونانی ها گفته بودند که دکمه های باردار کهربایی می توانند اجسام سبک مانند مو را به سمت خود بربایند یا اگر کهربا را برای مدت طولانی مالش دهند ممکن است جرقه تولید شود. در سال ۱۶۰۰ دانشمند انگلیسی، ویلیام گیلبرت بازگشتی به بحث الکتریسیته داشت و واژه لاتین الکتریکوس گرفته شده از واژه یونانی ηλεκτρον به معنی کهربا را ایجاد کرد که البته خیلی زود این واژه به شکل انگلیسی electric و electricity تغییر پیدا کرد. در سال ۱۶۶۰ اتوفون گوریک تلاش های گیلبرت را دنبال کرد و احتمالاً او کسی است که دستگاه تولیدکننده الکتریسیته ساکن را اختراع کرده است. از دیگر اروپاییان پیشرو در این زمینه می توان از رابرت بویل نام برد. بویل کسی است که در سال ۱۶۶۷ اظهار داشت که ربایش و رانش الکتریکی در فضای خالی نیز امکان پذیر است. استفان گری در سال ۱۷۲۹ مواد را به گروه های رسانا و نارسانا دسته بندی کرد. چارلز فرانسوا دو فی در سال ۱۷۳۳ گفت که: الکتریسیته از دو راه مختلف می آید که می توانند یکدیگر را خنثی کنند او این اظهارات را با عنوان تئوری «دو سیال» مطرح کرد که: وقتی شیشه روی ابریشم مالیده می شود شیشه باردار می شود یا بار شیشه ای و وقتی کهربا روی خز مالیده می شود کهربا باردار می شود یا بار صمغی. در سال ۱۸۳۹ مایکل فاراده نشان داد که تقسیم بندی ظاهری بین الکتریسیته ساکن، الکتریسیته جاری و بیوالکتریسیته درست نیست و همه این ها ناشی از رفتار الکتریکی قطب های مختلف دوقطبی ها است که به طور دلخواه یک را مثبت و دیگری را منفی نامیده ایم. بار مثبت، همان بار باقی مانده روی میله شیشه ای پس از مالش با ابریشم است. بنجامین فرانکلین در قرن ۱۸ بیشترین تجربه را در این زمینه دارد. وی به حمایت از تئوری تک سیال الکتریکی بحث کرد. او تصور می کرد که بارالکتریکی یک سیال نامرئی است که در تمام مواد وجود دارد. مثلاً او معتقد بود که شیشه است که در ظرف لیدن بار الکتریکی را انباشته می کند. او اثبات کرد که مالیدن دو سطح نارسانا روی هم باعث می شود که این سیال تغییر مکان دهد و همین طور جاری شدن این سیال جریان الکتریکی را ایجاد می کند. وی این را نیز اثبات کرد که اگر ماده مقدار کمی از این سیال را داشته باشد می گوییم بار منفی دارد و اگر مقدار اضافی از آن را داشته باشد می گوییم بار مثبت دارد. به طور دلخواه (یا به دلیلی که ثبت نشده است) وی انتخاب کرد که باری که روی شیشه انباشته شده، بار شیشه ای بار مثبت است و بار صمغی منفی است. همچنین او بود که واژه های بار و باتری را وارد فرهنگ الکتریسیته کرد. ویلیام واتسون نیز هم زمان با فرانکلین به همین نتایج رسید.

ویژگی های بارالکتریکی

بارهای الکتریکی بر دو نوع کلی مثبت و منفی هستند. دو جسم که دارای بیش از یک نوع بار هستند هنگامی که نسبتاً به هم نزدیک هستند نیروی دافعه ای را بر یکدیگر اعمال می کنند. دو جسم که دارای بارهای متضاد بیش از حد هستند ، یکی بار مثبت و دیگری بار منفی ، هنگامی که نسبتاً نزدیک هستند یکدیگر را جذب می کنند.علاوه بر وجود دو نوع بار ، چندین ویژگی بار دیگر نیز کشف شده است.

الکتریسیتهٔ ساکن و الکتریسیتهٔ جاری

الکتریسیتهٔ ساکن و جاری دو پدیدهٔ جداگانه و در اثر بار الکتریکی اند، که می توانند هم زمان در یک جسم رخ دهند. الکتریسیتهٔ ساکن منبعی برای بار الکتریکی جسم است و اگر دو جسم که در تعادل الکتریکی نیستند را به هم بچسبانیم تخلیهٔ الکتریکی بین آن ها اتفاق می افتد. تخلیهٔ الکتریکی در بار الکتریکی هر دو جسم تغییر ایجاد می کند. در مقابل الکتریسیتهٔ جاری، جریان یافتن بارهای الکتریکی در یک جسم است که موجب از دست دادن یا گرفتن هیچ گونه باری در آن جسم نمی شود. البته در تخلیهٔ الکتریکی هم بارها از یکی به سمت دیگری جاری می شود اما این جریان خیلی کوتاه است که بخواهیم آن را جریان الکتریکی بخوانیم.

خواص بار الکتریکی

علاوه بر تمام خواص الکترومغناطیسی که از بار الکتریکی گفته شد، بار یک متغیر نسبیتی است به این معنی که هر ذره ای که بار Q دارد، مهم نیست که با چه سرعتی حرکت می کند، فرض می شود همواره بار Q را حفظ می کند. این خاصیت بار به وسیلهٔ آزمایش هم نشان داده شده است مثلاً: بار یک هسته هلیوم (دو پروتون و دو نوترون در مجاورت یکدیگر در هسته اتم با سرعت بسیار زیاد در حال گردش اند) برابر است با بار دو هسته دوتریوم (یک پروتون و یک نوترون در مجاورت یکدیگرند که با سرعتی بسیار کمتر از آنچه در هسته هلیوم داشتند حرکت می کنند).

بار الکتریکی

روش های انتقال بار الکتریکی

ابتدا باید مفهوم اجسام رسانا و غیر رسانا را بدانیم:

  • اجسام رسانا: اجسامی هستند که دارای الکترون های آزاداند.
  • اجسام نارسانا: اجسامی که فاقد الکترون های آزاداند.

روش های انتقال بار:

  1. مالش: معمولاً برای اجسام نارسانا انجام می شود؛ وقتی ما دو جسم را به هم مالش می دهیم دارای بار الکتریکی می شود؛ یکی دارای الکترون می شود (منفی) و دیگری الکترون از دست می دهد (مثبت).
  2. تماس: معمولا برای اجسام رسانا انجام می شود؛ وقتی دو جسم رسانا را به هم تماس می دهیم بارها را به یکدیگر به نسبت حجم شان انتقال می دهند. اگر جسم رسانا باشد الکترون ها خیلی سریع و در تمام ان توزیع میشود. اگر جسم نارسانا باشد الکترون ها خیلی کند توزیع می شوند و در نقطه ی تماس می مانند
  3. القا: این روش هم برای اجسام رسانا انجام می شود. ما این کار با یک یا دو کره عایق می توانیم بار را القا کنیم؛ برای مثال یک میله با بار منفی برداشته و به کره نزدیک می کنیم بر اساس قانون الکترواستاتیک (الکتریسیته ساکن) منفی ها دور می شوند و کره عایق مان را با استفاده از یک سیم رسانا به زمین اتصال می دهیم؛ بارهای منفی از کره خارج و بعد سیم را قطع و بعد میله را از آن دور می کنیم.
پایگاه خبری ساعدنیوز را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید.

دیدگاه ها
  دیدگاه ها
پربحث های هفته   
مراسم سلام عید نوروز و اهداء سکه توسط فرح پهلوی به همسران مقامات دولتی +عکس/ ولخرجی زن تازه به دوران رسیده زمانی که مردم غرق در فقر و بدبختی بودند! (361 نظر) تلاوت زیبا و دلنشین سوره شمس توسط رهبر معظم انقلاب+ویدئو (235 نظر) خلاقیت خنده دار یک ایرانی برای گرم کردن آب حماسه ساز شد/ خسته نباشی هم وطن+ عکس (222 نظر) میزبانی حسن روحانی از سیاستمداران و اقوام در مراسم عید دیدنی در منزل زیبا و ایرانی پسندش+ عکس/ چه مبلمانی، چه فرش هایی، از همه مهمتر چه خونه دلبازی😍 (220 نظر) صبحانه مفصل و رنگارنگ دو نفره رضا گلزار و آیسان خانوم+عکس/از خاویار گرفته تا آواکادو و انار وحشی... (177 نظر) روایتی از هواپیمایی که برای آوردن یک روبان عروسی برای فرح پهلوی از تهران به پاریس رفت! (142 نظر) خلاقیت منحصر به فرد پسر مشهدی با ساخت تریلی حماسه آفرید/ هیلتر هم مغز اینو نداشت!+عکس (139 نظر) رونمایی منوچهر هادی از خواهر و شوهر خواهر پزشکش+ عکس/ به قولی مخ خانواده ایشون هستن که پسرش هم دکتره (135 نظر) خواهر یکتا ناصر سکوتش را شکست (119 نظر) مراسم تولد جگرسوز آزاده نامداری در خانه ابدی اش و گریه های دلخراش همسر و پدرش/ روحت شاد+ عکس (119 نظر) تصویری از عیادت نجم الدین شریعتی، مجری برنامه سمت خدا از رهبر معظم انقلاب و استقبال گرم ایشان (117 نظر) دو پادشاه یکی از ایران (ناصرالدین شاه) و دیگری از ژاپن (میجی) در یک زمان به اروپا رفتند/ تفاوت ها را بنگرید (114 نظر) استوری معنادار شاهین صمدپور برای یکتا ناصر و منوچهر هادی (98 نظر) اتاق خواب اروپایی و امروزی سانیا سالاری، ارغوانِ سریال دلدادگان با طراحی مدرن+عکس/ انصافا سلیقه خاصی داره! (97 نظر) خنده های رهبر معظم انقلاب به اشعار شاعر طنزپرداز با موضوع آقازاده+ویدئو/ ای صورت و سیرت تو مطلوب، به‌به به‌به به این ژن خوب (86 نظر)
دیگران می‌خوانند   
غوغای خوانندگی و نوازندگی شهاب حسینی با آهنگ ناصر عبداللهی +ویدئو/عجب صدای قشنگی داره! تصاویری از دوقلوهای ریزه میزه و بانمک یاسمین مقبلی در کنار مادر فضانوردشان (ویدیو) رقصی این چنین در میانه میدانم آرزوست!/ واکنش ماده شیمیایی با اشعه‌ی فرابنفش (عکس) ماجرای ازدواج جنجالی ژیلا صادقی با بازیگر سریال "رستگاری" و "بچه مهندس3"، کاوه سماک باشی، چه بود و به کجا رسید مدیتیشن بهاری الناز شاکردوست با ظاهر عجیب و شال پیچی شده در کرمانشاه/ بیستون کعبه عشاق جهان است هنوز+عکس کتک کاری و بزن بزن در مراسم عروسی دختر قلعه نویی/شوخی بی جا کار دست مهمان داد (فیلم) همخوانی هلیا امامی در کنسرت مسعود صادقلو / تعطیلات عید خانم بازیگر از مشهد تا کنسرت صادقلو (عکس) وقتی شاهرخ استخری دختراشو سر صبحی میبره مدرسه / نبات چه غری میزنه 🤣 خلاقیت منحصر به فرد باغبان خوش ذوق با پرورش میوه های قلبی شکل حماسه ساز شد +ویدئو/مغز تو رو باید طلا گرفت! (عکس) گشت و گذار بهاری دمت اوزدمیر با ظاهری متفاوت در یک جای بهشتی تصویری از عبادت خالصانه رهبر انقلاب، آیت الله خامنه ای در حیاط با صفا و سرسبز/ قبول حق باشه حضور سحر دولتشاهی در مراسم تدفین محمدرضا شجریان به عنوان عروس خانواده+عکس/ از این مراسم به بعد ازدواجش با همایون رو علنی کرد خلاقیت خنده دار راننده شمالی، با نوشته جالب پشت کامیون حمل جوجه حماسه آفرین شد/ آخه لامصب جای این چیزا پشت ماشینه؟!🤣 (فیلم) سپهر حیدری اولین بار این طور عاشق آرام جوینده شد و از او خواستگاری کرد/ عجب جرئتی داشته این مرد پرسپولیسی🙂 خلاقیت بی نظیر یک مادر ایرانی با پختن یک نان منحصر به فرد برای تزئین سفره افطار/ چقدر شیک و مجلسی+عکس سفره افطاری رنگین و مفصل امیر قلعه نویی در یک رستوران مجلل/ ماشالله چه جایی هم انتخاب کردن👌 بیوگرافی و زندگینامۀ شهید محسن فخری‌زادۀ مهابادی، فیزیکدان هسته‌ای ایران مهم ترین مراقبت های لازم بعد از کراتینه مو استوری معناداری که منوچهر هادی منتشر کرد همه چیز درباره‌ی هزینه نگارش CV برای اپلای پادشاهی که فقط 20 دقیقه سلطنت کرد+عکس ساعت دیواری خاص و معنادار منزل منوچهر هادی که بخاطر عشق زیادش به سوفیا اینگونه طراحی شده+عکس/ چقد جالبه 👌 نگاهی به حیاط باصفا و دلباز ویلای زیبای حسن جوهرچی +عکس/ دارندگی و برازندگی یعنی این! بغض بهروز رهبری فرد به یاد زنده یاد مهرداد میناوند و زنده یاد علی انصاریان +فیلم شغل و تحصیلات دختر و پسر مهران مدیری/ ماشالا جفتشون مثل پدر هنرمندن!+عکس بیوگرافی محمدرضا گلزار، مجری برنامه پانتولیگ! ناگفته های زندگی خصوصی اش+ فیلم و عکس‌های جذاب و دیدنی (عکس) 2تا مهربون و آدم حسابی و محبوب دلها در یک قاب/ شهریار فوتبال ایران، علی دایی در کنار شخصیت محبوب بچه های دیروز و بزرگسالان امروز😍 (عکس) مادر شوهر مهربون و خوش چهره ریما رامین فر همای سریال پایتخت/ معلومه عروسش رو خیلی دوست داره تعطیلات رؤیایی حسین ماهینی و همسر به همراه دو فرزندش در سواحل نیلگون خلیج فارس در جنوب/ پرسپولیسیا لایکش کنن خاطره شیرین و دلنشین رهبر معظم انقلاب از بافتن موی دخترشان قبل از رفتن به عید دیدنی/من بافتن موی سر را خیلی خوب بلدم اما با یک دست نمیشود +عکس عکسی از خانه ابدی آزاده نامدای و مادرش که سنگ قبرشان مشترک است/سومین سالگرد تلخ خانوم مجری! این تست شخصیت رو انجام بده و ببین چقدر آدم تنهایی هستی!! 15 توصیه طلایی برای کسانی که رژیم خود را در سفر می‌شکنند / لازم نیست دور رفتن به رستوران را خط بکشید دانلود آهنگ جدید «این هوا میطلبه» علی عبدالمالکی+فیلم/ این هوا میطلبه بزنیم تو دل خیابون ... شلوار زاپ دار احمد نوراللهی در دوبی در یک عکس دونفره با بشار رسن با کپشن: حبیبی! تلاش جالب و بامزه علیرضا جهانبخش برای پختن نان درکنار مادرش/ کدبانوی تیم ملی ایشونه+عکس تصویری زیرخاکی و دیده نشده از کودکی اشکان دژاگه گلادیاتور تیم تراکتور تبریز در آلمان/ آقا از بچگی گنگش بالا بوده موافقید؟ ایده تزئین آش پشت پایِ مادرشوهر، توسط عروس خوش سلیقه‌اش مرزهای خلاقیت را جابجا کرد + عکس/ عروس نگو، هنرمند بگو😍 جومونگ و سوسانو اگه ایرانی بودن اسمشون چی بود؟ دورهمی احمد مهرانفر، ارسطوی سریال پایتخت با شبنم مقدمی سر میز ناهار/ چقدر با هم صمیمی هستن+عکس
تیتر امروز   
کتک کاری و بزن بزن در مراسم عروسی دختر قلعه نویی/شوخی بی جا کار دست مهمان داد پادشاهی که فقط 20 دقیقه سلطنت کرد+عکس شغل و تحصیلات دختر و پسر مهران مدیری/ ماشالا جفتشون مثل پدر هنرمندن!+عکس بیوگرافی محمدرضا گلزار، مجری برنامه پانتولیگ! ناگفته های زندگی خصوصی اش+ فیلم و عکس‌های جذاب و دیدنی خاطره شیرین و دلنشین رهبر معظم انقلاب از بافتن موی دخترشان قبل از رفتن به عید دیدنی/من بافتن موی سر را خیلی خوب بلدم اما با یک دست نمیشود +عکس این تست شخصیت رو انجام بده و ببین چقدر آدم تنهایی هستی!! 15 توصیه طلایی برای کسانی که رژیم خود را در سفر می‌شکنند / لازم نیست دور رفتن به رستوران را خط بکشید دانلود آهنگ جدید «این هوا میطلبه» علی عبدالمالکی+فیلم/ این هوا میطلبه بزنیم تو دل خیابون ... جومونگ و سوسانو اگه ایرانی بودن اسمشون چی بود؟ آموزش ساخت رژلب های طبیعی و گیاهی در خانه / خداحافظی با رژلب های سرب دار بهترین رنگ رژ لب برای پوست های روشن و سفید راهکارهای خانگی برای داشتن لب هایی خوش رنگ و زیبا چرا لباس سردار آزمون ستاره تیم ملی قرض داده شد؟+عکس هوش مصنوعی اختراعی بسیار تأثیرگذار‌تر از آتش، برق یا حتی اینترنت (عکس)حسادت شاهرخ استخری به فالوورهای همسرش علنی شد!