الکتریسیته باعث می‌شود تا ورقۀ نازک فیلم به دست شما بچسبد و هنگامی که موی خود را شانه می‌زنید، جرقه ایجاد شود. همچنین می‌تواند تلویزیون را روشن کند و ماشین لباسشویی و قطار را به حرکت درآورد. الکتریسیته حتی می‌تواند برای یک لحظه آسمان را روشن کند.
الکتریسیته چیست؟
الکتریسیته، انرژی تعداد زیادی ذرات کوچک به نام «الکترون» است. الکترون‌ها قسمتی از اتم‌ها هستند. همه چیز از اتم ساخته شده است؛ بنابراین در همه چیز، الکتریسیته وجود دارد. هرچند، تا زمانی که بعضی عوامل، الکترون‌ها را از اتم‌هایشان جدا و جابه‌جا نکنند، شما متوجه آثار آن نمی‌شوید.
مالش باعث می‌شود تا الکترون‌ها حرکت کنند. وقتی ورقه‌ای از فیلم، روی دست شما مالیده شود، الکترون‌ها را از اتم‌های پوست شما بیرون می‌کشد. اتم‌ها سعی می‌کنند تا الکترون‌ها را دوباره برگردانند. به همین خاطر، فیلم به دست شما می‌چسبد. همین اتفاق، زمانی که بادکنکی را روی آستین خود می‌کشید، روی می‌دهد؛ یعنی بادکنک به بدن شما یا دیوار می‌چسبد.
باطری‌ها باعث حرکت الکترون‌ها می‌شوند. آن‌ها می‌توانند الکترون‌ها را درون سیم‌های مسی یا سایر فلزات به جلو برانند. موادی مانند مس که به الکترون‌ها اجازۀ عبور می‌دهند، هادی خوانده می‌شوند. ذرّات الکترون، بین اتم‌های سیم، فشرده می‌شوند. بعضی مواد، حرکت الکترون‌ها را متوقف می‌کنند. این‌ها را عایق می‌نامند. پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها عایق هستند. هوا اکثر اوقات عایق است؛ اما اگر فشار الکترون‌ها به‌قدر کافی زیاد باشد، می‌توانند حتی در هوا نیز جهش کنند. آن‌وقت است که شما شاهد جرقه خواهید بود.
مدارها
وقتی یک باطری به یک شیء هادی، مانند لامپ وصل شود، الکترون‌ها جریان می‌یابند. حلقۀ کاملی را که با یک لامپ، یک باطری و چند قطعه سیم بسته می‌شود، «مدار» می‌گویند و حرکت الکترون‌ها را «جریان» می‌نامند. شما می‌توانید یک کلید قطع و وصل در مدار قرار دهید. هنگامی که کلید را قطع می‌کنید، دو اتصال از هم جدا می‌شوند. این امر مدار را شکسته و جریان الکترون‌ها را متوقف می‌سازد.
👇منظرۀ برق آسمانی روی شهر «تام ورث» در ایالت نیوویلز جنوبی استرالیا.
انواع ولتاژ
باطری چراغ قوه، 5/1 ولت
باطری ماشین، 12 ولت
برق شهر (در انگلستان) 240 ولت
قطار زیرزمینی600 ولت
ژنراتور نیروگاه 25000 ولت
شبکه کابل‌های هوایی400000 ولت
برق آسمان 100 میلیون ولت.
👇 یک باطری، دو قطب دارد. الکترون‌ها تنها زمانی جریان می‌یابند که قطب‌ها به‌وسیلۀ یک هادی، مانند لامپ به یکدیگر وصل گردند. باطری، الکترون‌ها را از قطب منفی به طرف قطب مثبت می‌راند. زمانی که الکترون‌ها از لامپ عبور می‌کنند، لامپ روشن می‌شود.
کاربردهای الکتریسیته
گرما، نور، مغناطیس و حرکت، تنها چند مورد از چیزهایی است که الکتریسیته به ما ارائه می‌دهد. وقتی جریان برق از سیم‌ها عبور می‌کند، آن‌ها گرم می‌شوند. سیم‌های نازک از سیم‌های ضخیم، بیشتر گرم می‌شوند و بعضی از انواع سیم‌ها، بعضی دیگر خیلی گرم‌تر می‌شوند. سیم‌هایی‌که در اجاق‌های برقی به‌کار می‌روند، از آلیاژی به نام «نیکروم» ساخته می‌شوند که وقتی جریان برق از آن رد می‌شود، بسیار داغ و سرخ می‌شوند. در لامپ، سیم نازک تنگستن (فیلامان) آنقدر داغ می‌شود که با نوری سفید می‌درخشد.
هر جریان برق، یک حوزۀ مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می‌کند. هرگاه یک جریان از داخل سیم‌پیچی بگذرد، آن سیم‌پیچ درست مانند آهن‌ربا عمل می‌کند. آهن‌رباهای الکتریکی، نوع خاصی از مغناطیس هستند که شما می‌توانید با کلید، آن‌ها را قطع و وصل کنید. آن‌ها در داخل خود، یک سیم‌پیچ دارند. موتورهای الکتریکی نیز دارای سیم‌پیچ هستند که در میان آهن‌ربایی نعلی شکل، می‌گردند. هنگامی که جریان برق از درون سیم‌پیچ می‌گذرد، خاصیت مغناطیسی پیدا کرده؛ نیروی کشش مغناطیس باعث می‌شود که سیم‌پیچ به گردش درآید. از این خاصیت در نیروگاه‌ها برای تولید برق استفاده می‌شود.
تولید الکتریسیته
برق اصلی شهر از ژنراتورهای بزرگی که در نیروگاه وجود دارد، می‌آید. ژنراتورها توسط توربین‌هایی که با نیروی آب یا فشار زیادِ بخار می‌گردند، به حرکت درمی‌آیند و بخار توسط حرارتی که از سوختن ذغال‌سنگ، نفت یا گاز و یا رآکتور هسته‌ای ایجاد می‌شود، تولید می‌گردد.
هر ژنراتور، یک حلقه از سیم‌پیچ‌های مسی در قسمت خارجی خود دارد. داخل ژنراتور، آهن‌رباهای بسیار بزرگی توسط محوری گردنده که از توربین می‌آید، می‌گردد. همچنان که آهن‌رباها می‌گردند، این الکترون‌ها را در سیم‌پیچ‌ها به حرکت درمی‌آورند. حرکت جریان به صورت متناوب یعنی پس و پیش می‌باشد. همچنان که یک جریان توسط آهن‌ربا ایجاد شود به انتها رسید، بلافاصله جریان دیگری در جهت عکس، ایجاد می‌گردد. جریانی که دارای چنین حرکتی است، جریان متناوب(a.c.)نامیده می‌شود؛ ژنراتور اتومبیل نیز دینام نامیده می‌شود. جریان الکتریسیته در باطری‌ها به صورت یک‌طرفه و به جریان مستقیم(d.c.)معروف است.
ولت، آمپر، وات
هم باطری‌ها و هم ژنراتورها، با فشار، الکترون‌ها را بیرون می‌فرستند. هرچه ولتاژ آن‌ها بالاتر باشد، فشار الکترون‌ها نیز بیشتر است. دانشمندان این فشار را با ولت، اندازه می‌گیرند.
جریان برق عبارت است از گردش الکترون‌ها. هرچه این جریان قوی‌تر باشد، در هر ثانیه، تعداد بیشتری الکترون در مدار گردش می‌کند. دانشمندان این جریان را با آمپر (‘amps’) اندازه‌گیری می‌کنند.
الکترون‌ها، حامل انرژی می‌باشند. این انرژی از باطری یا ژنراتور به دست می‌آید. وقتی که الکترون‌ها از یک لامپ یا کتری برقی یا سایر لوازم الکتریکی عبور می‌کنند، این انرژی مصرف می‌شود.
قدرت یک وسیلۀ برقی، با وات اندازه‌گیری می‌شود. هرچه قدرت یک دستگاه بیشتر باشد، در هر ثانیه، انرژی بیشتری مصرف می‌کند.
بین قدرت دستگاه، ولتاژ و شدت جریان، رابطۀ زیر برقرار است:
شدّت جریان × ولتاژ = قدرت برحسب وات
(آمپر) (ولت)
بنابراین، یک کتری برقی که با برق 200 ولت کار می‌کند و جریانی با شدّت 10 آمپر دریافت می‌کند، قدرتی برابر با 2000 وات (2 کیلو وات) دارد.
برقکارها برای‌کشیدن طرح مدارها، از علامت‌های مخصوصی استفاده می‌کنند. در این‌جا چند نمونه از آن‌ها آورده شده است.
👇 در بسیاری از نیروگاه‌ها، ژنراتورها به‌وسیلۀ توربین‌های بخار می‌گردند. ژنراتورها جریان متناوب (a.c.) ایجاد می‌کنند.
جریان‌مستقیم(d.C)
جریانی است که همیشه در یک جهت گردش می‌کند. برق یک باطری از این نوع است.
جریان‌متناوب(a.C)
جریانی است که به طرف عقب، به‌طرف جلو، به طرف عقب، به‌طرف جلو ادامه دارد. برق شهرها از این نوع است.
فرکانس‌‌برق‌شهری
فرکانس برحسب هرتز(HZ) اندازه‌گیری می‌شود و به ما می‌گوید که در هر ثانیه، جریان برق متناوب، چندبار تغییر جهت می‌دهد. برق انگلستان 50Hz برق امریکا 60Hz است.
بخشی از کتاب دانشنامه آکسفورد، علم و تکنولوژی از انتشارات پیام بهاران
صفحه 72-73