بار های الکتریکی والقای آن

اگر یک روز خشک و آفتابی روی قالی راه بروید، به محض این که...

مقدمه

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. خنثی بودن غالب اشیا مشاهده‌ پذیر و قابل لمس جهان ، از لحاظ الکتریکی ، این واقعیت را تایید می‌کند که تمام اشیا حاوی تعداد زیادی بار الکتریکی مثبت و منفی هستند که چون تعداد این دو نوع بار الکتریکی یکسان است، لذا از نظر آثار خارجی کاملا اثر یکدیگر را بی‌اثر می‌کنند. فقط هنگامی که این توازن زیبای الکتریکی از بین برود، طبیعت آثار بارهای مثبت و منفی آشکار می‌شود. بنابراین زمانی که گفته می‌شود، جسمی باردار است، منظور این است که بار الکتریکی در جسم اندکی نامتوازن شده است.

یک آزمایس ساده

یک میله شیشه‌ای را در دست خود گرفته و با پارچه ابریشمی مالش دهید. عمل مالش سبب می‌شود که مقدار کمی بار الکتریکی از یک جسم به جسم دیگر منتقل شود، و لذا خنثایی الکتریکی آن دو به هم می‌خورد. حال اگر این میله باردار بوسیله یک رشته نخ از نقطه آویزان کنیم وسیله شیشه‌ای دیگری را که به صورت مشابه باردار شده است به این میله نزدیک کنیم، دو میله یکدیگر را می‌رانند. اما اگر یک میله پلاستیکی را که با یک پوست خز باردار شده است به این میله نزدیک کنیم، در این صورت میله پلاستیکی انتهای باردار میله شیشه‌ای آویزان شده را جذب می‌کند.

بنابراین نتیجه می‌گیریم که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. یک نوع از آن ، یعنی بار الکتریکی که روی شیشه مالش داده شده ایجاد می‌شود را بار مثبت و نوع دیگر ، یعنی بار الکتریکی ایجاد شده روی میله بار منفی می‌نامیم همچنین نتیجه می‌گیریم که بارهای الکتریکی همنام یکدیگر را دفع می‌کنند و برعکس بارهای الکتریکی غیر همنام همدیگر را جذب می‌کنند.

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. بنابراین به رسم احترام شاید بد نباشد که ، هرگاه باتری ماشین حسابمان خالی می‌شود و ما در حین تعویض باتری علامتهای + و – را روی باتری مشاهده می‌کنیم، که نشان دهنده قطبهای مثبت و منفی باتری هستند، به یاد فرانکلین این دانشمند بزرگ عالم فیزیک بیافتیم.

بررسی کمی نیروی موجود میان ، بارهای الکتریکی

در مبحث الکترواستاتیک که بارهای الکتریکی ساکن و یا با سرعت فوق العاده کم مورد بحث قرار می‌گیرد، نیروهایی که بارهای الکتریکی هم‌نام و غیر هم‌نام به یکدیگر وارد می‌کنند توسط قانون کولن مورد بررسی قرار می‌گیرد. با استفاده از این قانون می‌توان علاوه بر مقدار این نیروها ، نوع آنها را از لحاظ جاذبه یا دافعه بودن مشخص نمود.

کاربرد نیروهای الکتریکی بین اجسام باردار

نیروهای الکتریکی موجود بین اجسام باردار در صنعت کاربردهای زیادی دارند، که از آن جمله می‌توان به رنگ افشانی الکتروستاتیکی ، گردنشانی ، دود گیری ، مرکب پاشی چاپگرها و فتوکپی اشاره کرد. به عنوان مثال در یک دستگاه فتوکپی دانه‌های حامل ماشین با ذرات گرد سیاه رنگی که تونر نام دارد، پوشیده می‌شوند. این ذرات بوسیله نیروهای الکتروستاتیکی به دانه حامل می‌چسبند.

ذرات با بار منفی تونر ، سرانجام از دانه‌های حاملشان جدا می‌شوند. جذب این ذرات توسط تصویر با بار مثبت متن مورد نسخه برداری ، که بر روی یک غلتک چرخان قرار دارد، صورت می‌گیرد. آنگاه ورقه کاغذ باردار ذرات تونر را روی غلتک جذب می‌کند و بعد از پخته شدن و نشستن ذرات بر روی کاغذ ، کپی مورد نظر به دست می‌آید.

روشهای ایجاد بار الکتریکی :

روشهای ایجاد بار الکتریکی عبارتند از : 1 – مالش     2 – تماس   3 – القاء 

 

       1 -  مالش :

هرگاه دو جسم ( رسانا یا نارسانا )  با جنس  متفاوت به یکدیگر مالش داده شوند , بین آنها انتقال بار الکتریکی صورت   می گیرد , به طوری که یکی از این دو جسم , الکترون از دست می دهد و دیگری همان تعداد الکترون را دریافت می کند . بنابراین دو جسم دارای بار الکتریکی هم اندازه ولی با علامت مخالف  می شود.  مانند مالش شانه پلاستیکی به موی سر , یا مالش میله شیشه ای با پارچه پشمی  و ...

 

2 – تماس :

 هرگاه جسم دارای بار الکتریکی را به  جسم رسانایی  تماس دهیم , بار الکتریکی آن جسم  به جسم رسانا منتقل  و در تمام نقاط جسم رسانا  پخش می شود ولی اگر جسم دارای بار الکتریکی را به جسم نارسانایی تماس دهیم  ,‌ بار الکتریکی فقط در محل تماس در جسم نارسانا باقی می ماند و جابجا نمی شود.

 

3 – القاء :  

به ایجاد بار الکتریکی در یک جسم به دلیل مجاورت با جسم دارای بار الکتریکی دیگری ,  بدون تماس آن دو جسم با یکدیگر , القای بار الکتریکی می گوییم.

 

مثالهایی از ایجاد بار الکتریکی در یک جسم :

-  اگر یک شانه یا  میله پلاستیکی را با موی سر یا پارچه پشمی مالش دهیم , بین آنها انتقال بار الکتریکی صورت می گیرد  ,‌به طوری که شانه یا پارچه پشمی الکترون از دست می دهد و دارای بار مثبت  و شانه و میله پلاستیکی همان الکترونها را دریافت کرده و دارای بار منفی می شوند.

 

- اگر میله شیشه ای با پارچه ابریشمی مالش داده شود , میله شیشه ای دارای بار مثبت و پارچه دارای بار منفی می شود.

 

- اگر میله پلاستیکی با بار منفی را به یک کره رسانا , تماس دهیم  , آن کره , دارای بار منفی خواهد شد.

علت آن اینست که بارهای منفی میله بارهای مثبت و منفی کره را از یکدیگر جدا کرده (بارهای مثبت را جذب و بارهای منفی را دفع می کند ), و پس از تماس  میله با  کره , بارهای منفی کره , بارهای مثبت کره را خنثی کرده

.                                                                                                                             و فقط بار منفی در کره باقی می ماند.

 

نکته : در تماس یک جسم دارای بار با یک جسم رسانای بدون بار ( خنثی ) , نوع بار جسم رسانا همان نوع بار جسم باردار خواهد شد.

 

- اگر بخواهیم از طریق القا , یک کره رسانا را به کمک یک میله پلاستیکی با بار منفی  ,‌دارای بار کنیم , باید ابتدا میله را به کره نزدیک کنیم که در این صورت بارهای مثبت کره مطابق شکل بالا از هم جدا می شوند  و سپس بدون تماس میله به کره  , دست خود را به سطح کره میزنیم که در این صورت بارهای منفی کره از طریق بدن ما به زمین منتقل خواهدشد و کره دارای بار مثبت می شود.