الکتریسیته

الکتریسیته یا برق[ ۱] یا نیروی الکتریکی ( به انگلیسی: Electricity ) [ ۱] ، مجموعه ای از پدیده های طبیعی است که به حضور و جریان بار الکتریکی وابسته است. طبق توصیف معادلات ماکسول الکتریسیته با مغناطیس در ارتباط است و هر دو بخشی از پدیده الکترومغناطیس هستند. الکتریسیته آثار متنوع زیادی چون آذرخش، الکتریسیته ساکن، گرمایش الکتریکی و تخلیه بار الکتریکی و … دارد.
وجود بار الکتریکی، که می تواند مثبت یا منفی باشد، میدان الکتریکی تولید می کند. حرکت بار الکتریکی که جریان الکتریکی نام دارد میدانی مغناطیسی تولید می کند.
زمانی که بار در مکانی با میدان مغناطیسی غیر صفر قرار می گیرد، نیرویی بر آن اثر خواهد گذاشت. اندازهٔ این نیرو با قانون کولن اندازه گیری می شود. اگر بار به حرکت در بیاید میدان مغناطیسی بر روی بار کار انجام می دهد. در این حالت می توان گفت پتانسیل الکتریکی در نقطه ای مشخص در فضا وجود دارد که با کاری که توسط عامل خارجی انجام داده شده تا یک واحد بار را از نقطه اول به نقطه ثانویه حمل کند برابر است و با ولت اندازه گیری می شود.
برق قلب فناوری های مدرن است و به این منظورها استفاده می شود:
• توان الکتریکی: استفاده از جریان الکتریکی برای تأمین انرژی وسایل برقی را گویند.
• الکترونیک: در حالی که با مدارهای الکتریکی در ارتباط است، شامل اجزای فعال الکتریکی از جمله لامپ های خلأ، ترانزیستورها، دیودها و مدارهای مجتمع می باشد.
پدیده های الکتریکی از گذشته دور مورد مطالعه قرار گرفته اند، اما پیشرفت در درک نظری تا قرن های هفدهم و هجدهم به آرامی اتفاق افتاد. حتی آن زمان نیز کاربرد الکتریسیته اندک بود، و این موضوع تا اواخر قرن نوزدهم و زمانی که مهندسان قادر به استفاده از برق در مناطق صنعتی و مسکونی شوند، ادامه یافت. پیشرفت سریع در تکنولوژی الکتریکی صنعت و جامعه را دگرگون ساخت. کاربرد گسترده الکتریسیته سبب شد که از آن در موارد کاربردی بدون محدودیت شامل حمل و نقل، گرمایش، روشنایی، مخابرات و محاسبات استفاده شود. اکنون الکتریسیته پایه های جامعه صنعتی مدرن را تشکیل می دهد. [ ۲]
خیلی پیشتر از هر اطلاعی از الکتریسیته، مردم از شوک های ماهی های الکتریکی آگاهی داشتند. در نوشته های مصریان باستان که از سده ۲۸ ( پیش از میلاد ) باقی مانده اند، نام این گونه ها را تندرگرهای نیل گذاشتند، و آن ها را محافظ سایر ماهی ها می دانستند. هزاران سال قبل، ماهی های الکتریکی به وسیله یونان باستان، امپراطوری روم و طبیعت شناسان مسلمان گزارش شده است. [ ۳] چند نویسنده باستانی، مانند پلنیوس و اسکریبونیوس لارگوس به وجود تأثیرات بی حس کنندهٔ شوک های الکتریکی ناشی از گربه ماهی های الکتریکی و سپرماهی سانان پی بردند و دریافتند که این شوک ها، به وسیلهٔ اشیای هادی انتقال می یابد. [ ۴] به بیماران مبتلا به بیماری هایی چون نقرس یا سردرد، توصیه می شد که ماهی الکتریکی را لمس کنند تا شاید نیروی قدرتمندش آن ها را درمان کند. [ ۵] اولین و نزدیکترین روش کشف برای شناسایی آذرخش و الکتریسیته، به اعراب نسبت داده می شود، که قبل از قرن ۱۵ام، واژه عربی «رعد» را به پرتوماهی برقی اطلاق کردند. [ ۶]

الکتریسیته (ترانه سلک سیتی و دوآ لیپا). «الکتریسیته» ( به انگلیسی: Electricity ) تک آهنگی از گروه موسیقی بریتانیایی - آمریکایی سلک سیتی و خواننده انگلستانی دوآ لیپا است. [ ۱] این ترانه در ۶ سپتامبر ۲۰۱۸ توسط کلمبیا رکوردز و سونی میوزیک منتشر شد.

الکتریسیته (فیلم). «الکتریسیته» ( انگلیسی: Electricity ( film ) ) یک فیلم است که در سال ۲۰۱۴ منتشر شد.

اِلِکْتریسیته (electricity)
اِلِکْتریسیته
اِلِکْتریسیته
اِلِکْتریسیته
همۀ پدیده های ناشی از بار الکتریکی. الکتریسیته دو نوع است: ساکن و جاری. بار الکتریکی بر اثر زیادی یا کمبود الکترون در مواد باردار ایجاد می شود و جریان الکتریکی حرکت بار الکتریکی در ماده است. موادی که تعداد بارهای مثبت و منفی آن ها مساوی است خنثی نامیده می شوند، زیرا این بارها یکدیگر را خنثی می کنند. بعضی از مواد، نظیر فلزات، رسانای الکتریسیته اند؛ یعنی عبور بار الکتریکی در آن ها آسان است. برخی دیگر، مانند لاستیک، عایق اند یعنی رساناهای بسیار ضعیف اند. موادی با رسانایی نسبتاً ضعیف که با بالارفتن دما، تابش نور رسانایی آن ها افزایش می یابد، نیمه رسانا نامیده می شوند. جریان الکتریکی از اعصاب اندام های زنده نیز عبور می کند، مثلاً عصب بینایی انسان سیگنال های الکتریکی را از چشم به مغز می رساند. الکتریسیته را نمی توان دید، اما آثار آن به وضوح دیده می شود. مانند جرقه های کوچکی که با مالش روی لباس نایلونی ایجاد می شوند. در جوامع، برای به کارانداختن وسایل برقیِ خانه، اداره و صنعت، همچنین وسایل ارتباطی، مانند دستگاه های نمابر، تلفن، رایانه و ماهواره از انرژی الکتریکی استفاده می کنند.خواص الکتریکی جامدات. نخستین پدیدۀ الکتریکی مصنوعی بررسی شده آن بود که وقتی بعضی مواد طبیعی مانند کهربا را با پارچه مالش می دادند، چیزهای کوچکی مثل گردوغبار و خرده کاغذ را جذب می کرد. مالش اشیاء موجب پیدایش بار الکتریکی، الکترونِ اضافی یا کمبودِ آن، می شود. بر اثر مالش کهربا به پارچه، الکترون هایی از پارچه به آن منتقل می شوند، درنتیجه کهربا دارای الکترون اضافی و بار منفی می شود و پارچه کمبود الکترون و بار مثبت پیدا می کند. این تجمع بار الکتریکی الکتریسیتۀ ساکن نام دارد. وجود بار الکتریکی در جسم سبب ایجاد میدان الکتریکی در فضای اطرافِ آن می شود و جسم اجسام دیگر را جذب یا دفع می کند. فقط دو نوع بار الکتریکی وجود دارد: مثبت و منفی که یکدیگر را خنثی می کنند. اجسامِ دارای بارهای همنام یکدیگر را دفع، و اجسامِ دارای بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند. اجسام خنثی (مانند تکه های کاغذ) از طریق القای الکتریکی جذب اجسام باردار می شوند. مثلاً بار الکتریکی جسمی با بار منفی سبب جدایی بار الکتریکی از اجسام خنثی می شود. بارهای مثبت به حرکت در جهت مقابل، یعنی جسم با بار منفی، و بارهای منفی در جهت مخالفِ آن جسم گرایش دارند. درنتیجه، جسم خنثی، بر اثر پدیدۀ القا، به صورت ضعیف به طرف جسم باردار کشیده می شود. الکتروسکوپ یا برق نما، اختراع مایکل فارادی، وسیلۀ آشکارسازی حضور بارهای الکتریکی و تعیین اندازه و مثبت یا منفی بودن آن هاست.
جریان الکتریکی، بار الکتریکی و انرژی. جریان الکتریکی در ماده، عبور بار الکتریکی از آن است. در فلزات و سایر مواد رسانا، بار الکتریکی را الکترون های آزادی حمل می کنند که با اتم ها پیوند محکم ندارند و می توانند در ماده حرکت کنند. برای آن که بار الکتریکی در مدار جریان یابد، باید بین دو سر مدار اختلاف پتانسیل (pd) باشد. اختلاف پتانسیل غالباً به وسیلۀ باتری، با دو قطب مثبت و منفی، ایجاد می شود. بر اثر اختلاف پتانسیل، الکترون ها از قطب منفی مدار دفع و به سوی قطب مثبت باتری جذب می شوند. درنتیجه، جریان ثابتی از الکترون ها در اطراف مدار تولید می شود. جریان گذرنده از مدار را با آمپرسنج و برحسب آمپر اندازه گیری می کنند. واحد اندازه گیری بار الکتریکی کولن (c)، به افتخار شارل اوگوستین دو کولن، نامیده شده است. کولن باری است که وقتی جریان دقیقاً یک آمپر باشد، در هر ثانیه از هر نقطه از سیم عبور می کند. جریان مستقیم (dc) پیوسته به یک سو برقرار است، اما جریان متناوب (ac) به تناوب در دو سو برقرار می شود. انرژی لازم برای جریان یافتن بار الکتریکی در مدار را باتری تأمین می کند. مقدار انرژی ای که به هر واحد بار می رسد نیروی محرکۀ الکتریکی (emf) نام دارد. واحد اندازه گیری نیروی محرکۀ الکتریکی ولت (V) است. وقتی باتری بتواند به هر واحد بار الکتریکی یک ژول انرژی بدهد، نیروی محرکۀ الکتریکی آن یک ولت است. با استفاده از انرژی ای که بارهای الکتریکی حمل می کنند، کار انجام می شود و مثلا ً می توان لامپی را روشن کرد، جریان الکتریکی را از مقاومت عبور داد، و نور یا گرما تولید کرد. وقتی با استفاده از انرژی همراه جریان الکتریکی کار انجام شود، بین دو سر جزء موردنظر از مدار، اختلاف پتانسیلی ایجاد می شود که می توان آن را اندازه گیری کرد. برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل از ولت سنج یا اسیلوسکوپ پرتو کاتدی (سی آردی) استفاده می کنند. واحد اندازه گیری اختلاف پتانسیل نیز ولت است. توان، که بر حسب وات اندازه گیری می شود، برابر است با حاصل ضرب جریان و ولتاژ. اختلاف پتانسیل و شدت جریان با یکدیگر رابطۀ مستقیم دارند. این رابطه را گئورگ اهمکشف کرد و آن را قانون اهم می نامند: جریانی که از سیم عبور می کند، با اختلاف پتانسیل بین دو سر سیم متناسب است. در هر قطعه سیم، نسبت اختلاف پتانسیل به شدت جریان مقداری ثابت است که مقاومت نام دارد.
رسانش در مایعات و گازها. در مایعات، با حرکت یون های باردار در محلول یا نمک مذاب (الکترولیت) جریان الکتریکی برقرار می شود. درنتیجه یون ها به طرف الکترودها حرکت می کنند. یون های مثبت (کاتیون ها) به طرف الکترود منفی (کاتد)، و یون های منفی (آنیون ها) به طرف الکترود مثبت (آند) می روند. این فرآیند الکترولیز نام دارد و نشان دهندۀ جریان دوسویۀ بار الکتریکی است، زیرا بارهای الکتریکی به طرف الکترودهایی با بار مخالف می روند. در فلزات، فقط الکترون های آزاد بار الکتریکی حمل می کنند، بنابراین بار الکتریکی فقط در یک جهت حرکت می کند.
الکترومغناطیس. رساناهای حامل جریان یا آهنرباهای دایم، میدان های مغناطیسی تولید می کنند. در سیم های حامل جریان، خطوط میدان مغناطیسی دایره های هم مرکزی دور سیم اند که جهت آن ها به جهت جریان و شدت آن ها به مقدار جریان بستگی دارد. با حرکت سیم رسانا در میدان مغناطیسی، این میدان بر الکترون های آزاد داخل سیم اثر می گذارد، آن ها را جابه جا می کند، و جریان ایجاد می شود. اگر سیم بر خطوط میدان مغناطیسی عمود باشد، نیروی وارد بر الکترون ها به حداکثر می رسد. طبق قاعدۀ دست چپ جهت جریان را تشخیص می دهند. تولید جریان الکتریکی در نتیجۀ حرکت نسبی رسانا در میدان مغناطیسی را القای الکترومغناطیسی می نامند که اساس کار دینام است.تولید الکتریسیته. الکتریسیته مفیدترین و مناسب ترین صورت انرژی است. به آسانی به گرما و نور تبدیل می شود و برای به کار انداختن ماشین های مختلف به کار می رود. از آن جا که به آسانی در سیم جریان می یابد، می توان آن را در محلی تولید و به محلی دیگر منتقل کرد. با مهار انرژی مناسب در نیروگاه توربینها به کار می افتند، مولدهای برق را می چرخانند و الکتریسیته ایجاد می شود. منابع متداول انرژی مصرفی در نیروگاه ها عبارت اند از زغال سنگ، نفت، آب (برقِ آبی)، گاز طبیعی، و انرژی هسته ای. برای استفادۀ بیشتر از باد، جزر و مد، انرژی خورشیدی و انرژی زمین گرمایی در تولید برق، تحقیقاتی صورت می گیرد. تجربه نشان داده است که تولید برق با استفاده از سوخت هسته ای بسیار پرهزینه است و پرتوزایی آن مانع توسعۀ نیروگاه های هسته ای می شود. در نیروگاه ها، الکتریسیته با ولتاژی حدود ۲۵هزار ولت تولید می شود که برای انتقال به راه دور مناسب نیست. برای به حداقل رساندن اتلاف توان الکتریکی، الکتریسیته با ولتاژی بسیار بالا (۴۰۰هزار ولت یا بیشتر) منتقل می شود. بنابراین، ولتاژ برق تولیدی در نیروگاه را با ترانسفورماتور افزاینده افزایش می دهند. سپس، الکتریسیتۀ ولتاژبالای حاصل را وارد کابل های اصلی شبکۀ انتقال برق می کنند، شبکه ای متّصل از نیروگاه ها و مراکز توزیع برق که بخش وسیعی را پوشش می دهند. پس از انتقال برق به پُستِ فرعی محلی، با کاهش ولتاژ با ترانسفورماتور کاهنده، برق بین مصرف کنندگان توزیع می شود. یکی از بهترین واحدهای تخصصی که انرژی را مستقیماً و بدون دخالت مکانیسم های متحرک به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، مبدل گرمایونی است که در آن سوخت های معمولی از جمله گاز پروپان به کار می رود، واحدهای سیار تولید برق در ارتش از این نوع اند. در صورتی که سوخت گیری مجدد عملی نباشد، مثلاً در وسایل کمک ناوبری و فضاپیماهای بی سرنشین، از سوخت های رادیواکتیو استفاده می کنند.