نگاه اجمالي
بار الکتريکي و جرم ، دو خاصيت اساسي ماده هستند که معمولا از راههاي گوناگون روزانه ما را تحت تأثير قرار مي‌دهند. جرم با پديده‌هاي گرانشي بارهاي الکتريکي به دسته وسيعي از پديده‌هايي که زير عنوان کلي الکتريسته قرار مي‌گيرند مربوط مي‌شود. آن دسته از پديده‌هاي مربوط به بارهاي الکتريکي يا نسبت به ناظر ساکنند و يا اگر حرکتي هم داشته باشند حرکت آن بسيار کند است. به موضوعات مورد ببرسي الکتروستاتيک (يا الکتريسيته ساکن) را تشکيل مي‌دهند. پديده‌هاي مربوط به بارهايي که نسبت به ناظر متحرک هستند مغناطيسي نيز مي‌باشند، زير عنوان الکتروديناميک بررسي مي‌شوند.
سير تحولي و رشد
پديده‌هاي الکتريکي ، متجاوز از بيست و شش قرن پيش نخستين بار در يونان تشخيص داده شدند. در آن هنگام که ميله کهربايي که با پارچه يا خز مالش داده شده است. اجسام سبک از قبيل پر و ريزه‌هاي کاه جذب مي‌کند. همين پديده در مورد ميله شيشه‌اي مالشي داده شده نيز مشاهده مي‌شود. از آنجا که نام يوناني کهربا ، الکترون است. ويلهام گيليرب پزشک ملکه اليزابت اول ، نيروي اعمال شده توسط کهربايي مالش داده شده را نيروي کهربايي ناميد تا آنرا از نيروي سيار ضعيف گرانشي تميز کند. قرنها طول کشيد تا معلوم شد که بار الکتريکي ، مانند جرم و يکي از خاصيتهاي بنيادي ماده است.
فيلسوفان يونان از جمله تالس ، در قرن ششم قبل از ميلاد فکر مي‌کردند که مواد الکتريکي و مغناطيسي داراي نوعي محتواي غير عادي يا غير طبيعي هستند. در سال 1874 جورج جان استون استوفي فيزيکدان انگليسي ، اظهار نظر کرد که الکتريسته بجاي آنکه بصورت شاره باشد. از ذرات باردار منفي که وي آنها را الکترون ناميد تشکيل مي‌شوند. نخستين شاهد تجربي سيستمي که وجود الکترونها را نشان داد در سال 1897 بدست آمد و آن هنگامي بود که جوزن تامسون ثابت کرد که پرتوهاي کاتودي از ذرات باردار منفي تشکيل مي‌شوند. در ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي به شکلي منحرف مي‌شوند که با قانون دوم نيوتن سازگار است.
خاصيت الکتريکي
جاذبه و دافعه
برهمکنش ميان دو جرم هميشه از نوع جاذبه است، در حاليکه برهمکنش ميان بارهاي الکتريکي ممکن است از نوع جاذبه يا دافعه باشد. اين واقعيت را نخستين بار در قرن هفدهم ميلادي نيکولو کابئو تشخيص داده است. اين امر نشان مي‌دهد که دو نوع الکتريسته دار شدن يا دو نوع بار الکتريکي وجود دارند، که با آزمايش ساده‌اي مي‌توان بوجود آن پي برد.
* يک آزمايش ساده: هنگامي که ميله کهربايي يا شيشه‌اي باردار را در نزديکي گلوله کوچکي از مغز ساقه گياه يا چوب پنبه‌اي به کمک تکه نخي آويزان شده است نگه مي‌داريم. گلوله بسوي ميله جذب مي‌شود. اما هر قدر ميله را همزمان به گلوله نزديک کنيم نيروي جاذبه ضعيف مي‌شود و يا وجود نخواهد داشت. اين نشان مي‌دهد که باردار شدن ميله شيشه‌اي و کهربايي ، اثراتي متضاد روي گلوله مي‌گذارد.
نوع بار الکتريکي
شارل دويستر ناي دوفاي ، نخستين کسي بود که دريافت دو نوع بار الکتريکي وجود دارند و او آن را بار کهربايي و بار شيشه‌اي ناميد. بعدها بنجامين فرانکلين پيشنهاد کرد که بار شيشه‌اي بار مثبت (+) و بار کهربايي بار منفي (-) مي‌باشد. انتخاب فرانکلين مي‌توانست برعکس نيز باشد که شايد بهتر هم مي‌شد، زيرا با انتخاب علامت بار الکترونها منفي شد. دومين خاصيت الکتريکي مهم اين است که دو جسم با بارهاي يکسان (هر دو مثبت يا هر دو منفي) يکديگر را دفع مي‌کنند. اما اگر اين دو جسم ، داراي بارهاي مخالف باشند (يکي مثبت و ديگري منفي) يکديگر را جذب مي‌کنند.
در آزمايشي ساده ، دو گلوله مغز گياهي يا چوب پنبه‌اي را به کمک ميله شيشه‌اي يا کهربايي باردار شده‌اند در تماس باهم قرار مي‌دهيم. مشاهده مي‌شود که اين دو گلوله يکديگر را دفع مي‌کنند. اگر يکي از گلوله‌ها با ميله شيشه‌اي و ديگري را با ميله کهربايي باردار کنيم و سپس آنها را در تماس قرار دهيم، گلوله‌ها يکديگر را جذب مي‌کنند. اين نکته هم معلوم شده است که نيروي جاذبه يا دافعه بين دو بار الکتريکي و بر حسب عکس مجذور فاصله ميان بارها ،
(r-2) کاهش مي‌يابد و اين نتيجه به قانون کولن معروف است.
مقدار بار الکتريکي
مقدار بار الکتريکي موجود در هر جسم باردار ، بر حسب کولن (C) اندازه گيري مي‌شود. اين نامگذاري به افتخار شارل کولن است و او اولين کسي بود که در قرن هجدهم ميلادي قانون جاذبه و دافعه الکتريکي را بدرستي فرمول بندي کرد. کولن تعداد بار الکتريکي است در مدت 1s توسط جريان به شدت 1 آمپر انتقال مي‌يابد و معادل است با بار الکتريکي حدود 25x1018 برابر بار منفي الکترون يا بار مثبت پروتون.
برهمکنش الکتريکي
براي توضيح برهمکنش الکتريکي مي‌گوييم جسمي که از نظر الکتريکي باردار شده است در فضاي اطراف خود ميداني الکتريکي بوجود مي‌آورد. قرارداد اين است که جهت ميدان الکتريکي از بار الکتريکي مثبت دور مي‌شود. براي بار الکتريکي منفي در جهت نزديک شدن به آن است. به هر بار الکتريکي که در اين ميدان قرار بگيرد نيروي وارد مي‌شود و اگر بار منفي باشد نيروي در خلاف جهت ميدان خواهد بود. براي مثال اگر الکترونها که داراي بار الکتريکي منفي هستند، در ميدان الکتريکي قرار بگيرند، در خلاف جهت ميدان حرکت مي‌کنند. در حالي که پروتونها که بار مثبت دارند در جهت ميدان الکتريکي به حرکت در مي‌آيند. شدت ميدان الکتريکي به صورت نيروي وارد بر يکاي بار الکتريکي تعريف مي‌شود و بر حسب نيوتن بر کولن (N/C) بيان مي‌شود.
رساناها
رسانا يا عايق بودن هر جسمي به ساختار اتمي آن بستگي دارد. رساناها موادي هستند که ذرات باردار در آنها مي‌توانند کم و بيش آزادانه حرکت کنند. فلزات (مس ، نقره ، طلا و غيره) رساناي جامدي هستند که از شبکه‌هاي يونهاي مثبت تشکيل مي‌شوند و الکترونها با بار الکتريکي منفي تا اندازه‌اي شبيه گاز ، در مجاورت يونها آزادانه حرکت مي‌کنند. هنگامي که فلز رسانا در ميدان الکتريکي قرار مي‌گيرد، الکترونهاي آزاد در خلاف جهت ميدان الکتريکي در رسانا به حرکت در مي‌آيند. و جرياني الکتريکي را بوجود مي‌آورند. اين همان چيزي است که هنگام اتصال در قطب باتري توسط يک قطعه سيم مسي اتفاق مي‌افتد. با افزايش دماي رساناي فلزي رسانايي آن کاهش مي‌يابد، زيرا حرکت الکترونها در اين حالت براي ميدان الکتريکي مشکلتر مي‌شود.
الکتروسکوپ
از قطبيدگي فلزات عايق بندي شده در وسيله‌اي به نام الکتروسکوپ استفاده مي‌شود و اين دستگاهي است که باردار بودن اجسام را به کمک آن مي‌توان تعيين کرد. الکتروسکوپ ساده‌اي که در سال 1787 توسط آبراهام بنت اختراع شد، (همانطور که در شکل نشان داده شده است) از ميله‌اي رسانا تشکيل شده است که در يک انتهاي آن قرض و L قرار دارد. ميله با عبور از يک رپوش?فلزي B و در انتهاي ديگر دو برگه طلاييL عايق درون جعبه فلزي M که داراي پنجره شيشه‌اي است عقب مي‌شود.
هنگامي که قرص با رساناي بارداري تماس پيدا کند الکتروسکوپ باردار مي‌شود و برگه‌هاي طلايي يکديگر را دفع مي‌کنند. الکتروسکوپ باردار در حضور تابش يونيده توسط يونهاي موجود در هوا تخليه مي‌شود. به همين دليل است که از الکتروسکوپها مي‌توان براي آشکارسازي تابشهاي يوننده بهره برداري کرد. و نيز براي اندازه گيري مقدار و آهنگ يونش به وسايل قابلتري مانند سنجنده‌هاي الکتريکي ، اتاقک يونش ، شمارگرهاي گايگر و دوز سنجها نياز داريم.
کاربرد الکتريسته ساکن
در ک ما در ساختار الکتريکي ماده و توانايي ما در بهره برداري ماهرانه و استفاده صحيح از جاذبه و دافعه ميان ذرات باردار بويژه الکترونها ، به کاربردهاي فني بسيار زيادي منجر شده است. از جمله اين کاربردها مي‌توان قطعات حالت جامد (ترانزيستورها ، اسباب جفت کنندگي بار ، آشکار سازهاي بلوري مايع ، ديودهاي نور گسيل و غيره) نام بود که آنها در ساعت و راديو ، تلفنها ، دوربين عکاسي ، ويدئو ، صفحه نمايش تلويزيون ، رايانه و دستگاههاي ارتباطي و سلول فوتوالکتريک و نيز در شتاب دهنده‌هاي ذرات که براي کارهاي تحقيقاتي و مصارف پزشکي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، بهره برداري مي‌شود.
منبع: http://atwis.com
/س