برق ، انقلابی نو در صنعت

آشنایی با هدایت الکتریکی مواد

در اثر آزاد شدن الکترون ها ، از اتم شان؛ الکتریسیته به وجود می آید. برای این  که بدانیم الکترون ها چگونه اتم هایشان را ترک می کنند ، لازم است در باره ی ماهیت مدارهای الکترونی دور هسته ی اتم بیش تر بدانیم.

الکترون ها با سرعت بسیار زیادی در مدار خود به دور هسته ی اتم گردش می کنند. چون سرعت الکترون ها زیاد است، نیروی گریز از مرکز زیادشان ، آن ها را به ترک مدارشان وا می دارد ولی نیروی جاذبه مثبت هسته از این عمل جلوگیری می کند.

لایه (shell):مسیر مدار الکترون ها را معمولا لایه می گویند. اتم های تمام عناصر شناخته شده می توانند تا هفت لایه داشته باشند.

ظرفیت لایه: هر لایه می تواندتعداد معینی الکترون را در خود جای دهد. نزدیک ترین لایه به هسته (لایه اول) نمی تواند بیش از دو الکترون داشته باشد. لایه دوم نمی تواند بیش از 8 الکترون و لایه سوم بیش تر از 18 الکترون داشته باشد. لایه چهارم نیز می تواند بیش تر از 32 الکترون داشته باشد الی آخر.

تعداد الکترون های هر لایه از رابطه ی 2n² به دست می آید که در آن n شماره ی لایه (پوسته) است و با حروف k,L,M,N,O,P,Q مشخص می شود.

قانون کلی:لایه ی خارجی هر اتمی نمی تواند بیش از 8 الکترون داشته باشد.

نکته:اگر چه لایه ی سوم می تواند تا 18 الکترون داشته باشد ولی قبل از این که لایه چهارم شروع شود ، هرگز بیش تر از 8 الکترون قبول نمی کند. این مساله در مورد لایه چهارم نیز درست است. بدین ترتیب که با وجود این که می تواند تا 32 الکترون داشته باشد، قبل از شروع لایه ی پنجم بیش تر از 8 الکترون نمی پذیرد.

لایه ی والانس: لایه خارجی یک اتم را لایه والانس گویند.

الکترووالانس:به الکترون های لایه خارجی یک اتم الکترون های والانس (الکترون های ظرفیت) می گویند.

انرژی الکترون:اگر چه بار منفی همه ی الکترون ها یکسان است ولی همه ی آن ها انرژی یکسانی ندارند.الکترون هایی که در مدار به دور هسته ی نزدیک اند، نسبت به الکترون های مدارهای دورتر انرژی کم تری دارند. هر چه مدار یک الکترون از هسته دور تر باشد ، انرژی آن بیشتر است.

الکترون آزاد:الکترونی که از شکسته شدن پیوند ، آزاد می شود و به هیچ اتمی وابسته نیست الکترون آزاد نام دارد.

اتم خنثا:اگر تعداد الکترون ها و پروتون ها ی یک اتم مساوی باشند آن اتم خنثی است.

یون:اتم هایی که بار مثبت یا منفی داشته باشند ، یون می نامند.

ساختمان ماده

تعریف ماده: هر چیزی را که بتوان دید, احساس کرد یا به کار برد ماده می گویند.

در واقع ماده, هر چیزی است که حجم و فظا را اشغال می کند. ماده ممکن است به صورت جامد(فلز, چوب, سنگ, و .....) مایع(الکل, بنزین, آب و .....) و گاز (اکسیژن, هیدروژن, و .....) باشد.

عناصرء اجزای اصلی تشکیل دهنده ی ماده اند. بیش از 100 نوع عنصر شناخته شده وجود دارد. 92 نوع از این عناصر به طور طبیعی وجود دارند و بقیه, ساخنه ی دست انسانند.

ترکیب: عناصر با یکدیگر ترکیب می شوند و موادی را به وجود می آورند که از نظر خواص به هیچ وجه مشابه عناصر نیستند. برای مثال, آب یک ترکیب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن به وجود امده است.

مولکول: کوچک ترین جزء ترکیب است که می توان آن را به اجزای کوچک تر تقسیم کرد. برای مثال, اگر یک قطعه نمک خوراکی را مرتبا نصف کنیم, به طوری که تا حد ممکن کوچک شود, ولی هوز خاصیت نمک را داشته باشد, می توانیم بگوییم که به یک مولکول نمک رسیده ایم. چنان چه آن را دوباره دونیم کنیم, نمک به عناصر تشکیل دهنده اش تجزیه می شود .این اجزا خواص نمک را نخواهند داشت.

اتم: کوچکترین جزء یک عنصر است که هنوز خواص آن عنصر را دارد. اگر یک قطره آب را به کوچکترین اندازه اش خرد کنیم, یک ملکول آب به دست می آید ولی اگر بخواهیم مولکول اب را باز هم به اجزای کوچک تری تقسیم کنیم, اتم های هیدروژن و اکسیژن ظاهر می شوند.

آشنایی با تاریخچه ی پیدایش برق

در حدود 2000 سال پیش یونانی ها الکتریسیته را کشف کردند. آن ها پی بردند که وقتی ماده ای به نام کهربا را با ماده ی دیگری مالش دهند, با نیروی مرموزی باردار می شود و می تواند اجسامی مانند برگ خشک براده های چوب را جذب کند. یونانی ها این کهربا را الکترون نام نهادند که کلمه ی الکتریسیته از ان گرفته شده است .

در حدود 1600میلادی اجسامی را که مانند کهربا عمل می کردند, الکتریک و اجسام دیکر را در غیر الکتریک می نامیدند. در سال 1733  یک دانشجوی فرانسوی به نام شارل دوفه به این نکته پی برد که یک تکه شیشه ی یاردار بعضی از اجسام باردار را جذب و اجسام باردار دیگر را دفع می کند. بنابراین, او چنین نتیجه گرفت که دو نوع الکتریسیته وجود دارد. در اواسط دهه ی 1700 , بنجامین فرانکلین این دو نوع را الکتریسته های مثیت و منفی نام نهاد.

در زمان بنجامین فرانکلین دانشمندان معتقد بودند که الکتریسیته , سیالی است که می تواند بار های مثبت و منفی داشته باشد ولی امروزه دانشمندان بر این عقیده اند که الکتریسیته از ذرات بسیار ریزی یه نام الکترون و پروتون تولید می شود. این ذرات که که بسیار ریزند و نمی توان آن ها را دید در همه ی مواد وجود دارند.