2023 مؤلف: Jake Johnson | [email protected]. آخر تعديل: 2023-05-24 23:12
هناك طريقتان من أشهر طرق الكهربة وأكثرها استخدامًا: الكهربة بالتوصيل (أو بالاحتكاك) والكهربة عن طريق الحث.
يحدث الكهربة عن طريق التوصيل عندما تحتك اثنتان من المواد العازلة غير المشحونة في البداية (أو الموصل المعزول) ببعضهما البعض ، أو عندما نلمس مادة عازلة غير مشحونة في البداية (أو موصل معزول) بأخرى مشحونة. أثناء الاتصال ، يحدث انتقال للإلكترونات بين الجسمين.
لنفترض أننا حمّلنا بهذه الطريقة قضيبًا مطاطيًا يُفرك بجلد حيوان وقضيب زجاجي يُفرك بالحرير. إذا علقنا الشريط المطاطي بخيط عازل وجلبنا الشريط المطاطي المشحون الآخر بالقرب منه بنفس الطريقة ، فإن القضبان ستتنافر.
الأمر نفسه ينطبق على الهراوتين الزجاجيتين في هذه الحالة.
من ناحية أخرى ، إذا قربنا قضيب الزجاج من المطاط ، سيحدث جذب بينهما.
من الواضح أننا وجدنا أن المطاط والزجاج لهما حالات كهربة مختلفة ، ومن التجربة نستنتج أن:
مثل صد الاتهامات
رسوم مختلفة تجذب
وافق فرانكلين على أن شحنة قضيب الزجاج موجبة وأن الشحنة الموجودة على العصا المطاطية سالبة. لذلك يجب أن يمتلك كل جسم ينجذب إلى الشريط المطاطي (أو يصده الشريط الزجاجي)شحنة موجبة. وبنفس الطريقة ، فإن أي جسم ينفره الشريط المطاطي (أو ينجذب بواسطة القضيب الزجاجي) يجب أن يكون له شحنة سالبة.
في عملية الكهربة عن طريق الحث لا يوجد اتصال بين الأشياء. من خلال الحث يمكننا شحن المعادن الموصلة بسهولة أكبر. دعونا نرى كيف هذا ممكن.
افترض أننا نقترب من الشريط المطاطي (الشحنة السالبة) لقضيب معدني معزول ومحايد في البداية. سيتم صد الشحنات السالبة (الإلكترونات) للقضيب المعدني باتجاه المناطق الأبعد وستترك المنطقة الأقرب من الشريط مع زيادة الشحنات الموجبة.
إذا قمنا الآن بربط سلك موصل بين القضيب المعدني والأرض (ما نسميه عادة "التأريض") فإن الإلكترونات التي يصدها الشريط سوف تفلت من خلال هذا السلك ، تاركة الشريط الموجب الشحنة مباشرة بعد السلك. تمت الإزالة.
من ناحية أخرى ، إذا كان الشريط الزجاجي (شحنة موجبة) قريبًا من القضيب المعدني ، فسيظل الأخير مشحونًا سالبًا ، حيث ستنجذب الإلكترونات من الأرض عبر السلك الموصل المدفون.
لاحظ أنه في كلتا العمليتين ، لا تفقد القضبان المشحونة (المحاثات) أي شحنة.
يحدث موقف مماثل عندما نقرب الأشياء المشحونة من العوازل. مرة أخرى ، سيتم فصل الرسوم في المادة العازلة وبمجرد إزالة شريط المحرِّض ، لا تعود الرسوم إلى مواضعها الأولية بسبب الانخفاضحركتهم في العازل
العوازل والموصلات وأشباه الموصلات والموصلات الفائقة
فيما يتعلق بالقدرة على إجراء الشحنات الكهربائية ، يمكن وصف المواد بأنها عوازل أو موصلات.
العوازل هي تلك المواد التي لا يمكن أن تتحرك فيها الشحنات الكهربائية بسهولة. وتشمل الأمثلة المطاط والزجاج والبلاستيك والمياه النقية ، من بين أمور أخرى.
من ناحية أخرى ، الموصلات هي تلك المواد التي يمكن أن تحدث فيها حركة الشحنات (السالبة بشكل عام) بحرية. ومن الأمثلة على ذلك المعادن وماء الصنبور وجسم الإنسان وغير ذلك.
ظهرت فئتان من المواد مؤخرًا. تظهر أشباه الموصلات الآن كفئة ثالثة من المواد. تكون خصائص التوصيل الكهربائي الخاصة بهم بين تلك الخاصة بالعوازل والموصلات.
الأمثلة الأكثر شيوعًا هي السيليكون والجرمانيوم ، وهما المسؤولان عن التطور التكنولوجي الكبير الحالي في مجال الإلكترونيات الدقيقة وتصنيع الرقائق.
أخيرًا لدينا موصلات فائقة ، مواد لا تقدم أي مقاومة لمرور الكهرباء عند درجات حرارة منخفضة جدًا. تم اكتشافها في عام 1911 من قبل Kammerling Onnes الذي لاحظ الموصلية الفائقة في عطارد الصلب (عند درجة حرارة 4.2 كلفن). حاليًا ، يتم تطوير "القادة" (استنادًا إلى النيوبيوم) الذين يتمتعون بالموصلية الفائقة في درجات حرارة أعلى ، مما يسهل استخدامهم التكنولوجي.
