الکتریسیته

برق، کهربا

شاخه‌ای از علم فیزیک که به مطالعۀ پدیده‌های مربوط به بارهای الکتریکی ساکن یا متحرک می‌پردازد متـ . برق

الکتریسیته . [ اِ ل ِ سی ت ِ ] (فرانسوی ، اِ) مأخوذ است از کلمه ٔ ایلقطرون (الکترون ) بمعنی کهربا یا عنبر اشهب . (یادداشت مؤلف ). الکتریسیته نام یکی از شکلهای انرژی است که بر اثر مالش دو جسم یاعمل مکانیکی چون تراکم و یا حرارت به بعضی از اجسام بلورین و امثال آن ایجاد میشود. ظهور الکتریسیته یااز طریق جذب و دفع و یا ایجاد عمل مکانیکی و حرارتی و یا عمل شیمیایی است که در مدار خود ایجاد می کند. مطالعه ٔ آن در علم فیزیک بعمل می آید؛ و مبحث الکتریسیته یکی از مباحث و شعب علم فیزیک می باشد، و با مطالعه ٔ آن میتوان به پدیده های زیادی در طبیعت پی برد.
تاریخچه ٔ الکترواستاتیک :
پدیده ٔ الکتریک از دیرباز به عنوان خاصیت کهربایی معلوم بشر بوده است . این خاصیت که بر اثر مالش کهربا بدست می آید موجب می شود که کهربا اجسام سبک بسیار کوچک چون پر کاه یا پر و یا ورقهای بسیار نازک طلا و نقره را جذب کند. دانشوران قدیم یونان از زمان کهن پی به این نیرو بردند و بخصوص تالس ملطی در قرن هفتم ق .م .آن را در نوشته های خود تذکر داده است . البته هندوان کهن نیز مدتها بود که متوجه شده بودند که اجسام بلورین موجب خاکسترهای گرم میشوند یعنی پدیده ٔ پیرو الکتریسیته . در قرون وسطی براطلاعات بسیار ساده و قدیمی یونان چیزی درین زمینه اضافه نشد و معلومات بشری تا قرن شانزدهم میلادی در این باب همان بود که یونانیان بیان داشته بودند. ژیلبرت انگلیسی (1544 - 1603م .) به خاصیت جذب و دفع در اجسام زیر پی برد، و ملاحظه کرد که شیشه ، سقز، گوگرد و چند جسم دیگر الکتریسیته زا می باشند و در ضمن عایق نیز هستند و برعکس این اجسام ، فلزات خاصیت تولید الکتریسیته ندارند و فقط قابلیت انتشار آن را دارا می باشند یعنی هادی اند نخستین ماشین الکتریکی از طریق اتوفن گریک (1602 - 1686) اختراع شد، و او برای این منظور گوی گوگردی ساخت که می توانست در حول خود بچرخد و بر روی این گوی دست آدمی قرار داشت تا مسأله ٔ مالش که از ذاتیات الکتریسیته است تحقق یابد. او بر اثر اصطکاک ازین طریق موفق شد نخستین جرقه ٔ الکتریکی را بدست آورد. سپس گریک نشان داد که اشیاء مجذوب همواره پس از برخورد با جسم جذب کننده از یکدیگر دفع میشوند. به سال 1727 م . گری (1670- 1736) اثبات کرد که اجسام هادی چون عایق شوند خاصیت الکتریکی یعنی کهربایی پیدا میکنند. وی همچنین پی برد که بعضی از اجسام بر اثر تماس با جسمی که خاصیت کهربایی دارد خاصیت کهربایی پیدا میکنند، و نشان داد که بموجب خاصیت هادی بودن بعض جسم ها میتوان الکتریسیته را بنواحی بسیار دور برد. آنگاه دوفی (1698 - 1739) مطالبی را که «گری » بیان کرده بود تأیید کرد و نشان داد که امکان خاصیت کهربایی یافتن در همه ٔ اشیاء موجود است که از آن جمله بدن آدمی است . او ضمناً پی برد که الکتریسیته ای که از طریق پاندول الکتریکی با شیشه و سقز بدست می آید از یک جنس نیست و برای تشخیص این دو جنس از یکدیگر الکتریسیته ٔ حاصل از شیشه را الکتریسیته ٔ مثبت و از آن سقز را الکتریسیته ٔ منفی نام گذاشت . به سال 1746 م . پترفن موسکن بروک ذخیره ٔ الکتریکی را با کشف باتری لید امکان پذیر ساخت . ماشینهای الکتریکی پس از این اختراعات کم کم کامل شدند و انواع و اقسام آنها بمیدان عمل و آزمایش آمدند که از آن جمله است ماشین هوکس بی با سیلندرهای شیشه ای (سال 1709 م .) و ماشین وینکلر که سیلندرهایش بین بالشک هایی برای مالش قرار می گرفت (سال 1766 م .) و ماشین رامسدن که صفحه های آن شیشه ای بود (سال 1768 م .)فرانکلین (1706 - 1790 م .) به قدرت میله های نوک تیز در پدیده ٔ الکتریک پی بردو آن را در مقابل آذرخش (برق ) و مقاومت در قبال آن بکار بست و با کمک بادبادک در الکتریسیته ٔ ابرها مطالعه کرد. کانتن (1718 - 1772 م .)1754 م . خاصیت الکتریکی شدن را از طریق تحت نفوذ قرار گرفتن دریافت و در این زمینه مطالعات دقیقی کرد، در این ایام که کشفیات پشت هم به بازار می آمد تئوریها نیز یکی پس از دیگری قوام می گرفت و به صاحبنظران عرضه میشد، واتسن (1710 - 1787 م .) و فرانکلین اعلام کردند که مالش اجسام ، الکتریسیته ایجاد نمیکند بلکه مالش موجب می شود که در اجسام مالش خورده تغییرتوزیعی پدید آید، یکی الکتریسیته از دست می دهد و دیگری آن را می پذیرد و به دست می آورد. سیمر به سال 1756 م . فرضیه ٔ وجود دوفلوئید الکتریکی را انتشار داد. مطالعات چندی (کمی ) در زمینه ٔ الکتریسیته نخستین بار از طریق کولن (1736 - 1806 م .) انجام گرفت . او با وسیله ٔ اندازه گیری خود جذب و دفعهای الکتریکی را اندازه گرفت و نشان داد که آنها بستگی با نسبت عکس مربع فواصل خود دارند. سپس او نشان داد که خاصیت الکتریکی شدن هادیها رویه ای است یعنی بستگی به سطح آنها دارد و نیز طرز پخش و پذیرش الکتریک آنها را کشف و معین کرد. نتایج عملی کارهای کولن بعدها از طریق تحلیلی بوسیله ٔ لاپلاس (1749 - 1827 م .)، بیو (1774 - 1862 م .)، گوس (1777 - 1855 م .) و پواسن (1781 - 1840 م .) تأیید و تبیین شد و در این میان فرضیه ٔ فارادی (1791 - 1867 م .) را می توان برترین کار الکترواستاتیک دانست . تکامل در ماشینهای مؤثر با قدرتهای زیاد بستگی به کار هولتز (1836 - 1913 م .) و ویمشورس (1832 - 1903 م .) دارد ودر این اواخر مربوط به زحمات وان دوگرآف (1935 م .) و فلیسی (1946 م .) و مدیون کوشش آنان است و نیز خازنهایی با ظرفیت بسیار برای اختراع الکترومترهای بسیار حساس تعلق به زحمات تامسن (1824 - 1907 م .) و لیپمن (1845 - 1921 م .) دارد. در خاتمه ٔ بحث بی مورد نیست که از کشف پیزو الکتریسیته به وسیله ٔ ژ. کوری در سال 1880 م . یادی شود.
الکتروسینتیک : به سال 1790 م . گالوانی (1747 - 1798) متوجه شد که برخورد دو فلز مختلف در عضلات قورباغه ایجاد انقباض می کند. ولتا (1827 - 1845) ثابت کرد که این اثر در عضلات قورباغه خاصیت الکتریکی است که بواسطه ٔ اصطکاک دو فلز مختلف ایجاد میشود. پس از اعلام این نظر بوسیله ٔ ولتا بین او و گالوانی بحث جدی درگرفت و سرانجام آن بحث ولتا را1800 م . موفق به کشف پیل معروف کردو به موجب این کشف باب علم جریان الکتریک افتتاح گردید. دستگاه ولتا اجازه داد که نیکلسن و کارلیسل در ظرف همان سال آب را تجزیه کنند. تنارد (1777 - 1857) بسال 1801 م . بیان کرد که جریان حاصل از تخلیه ٔخازن چون از سیم فلزی بگذرد موجب نور و تابندگی شدید میشود. در 1807 م . داوی (1778 - 1829) فلزات قلیایی را بوسیله ٔ الکترولیز از هم جدا ساخت و نیز در 1813 م . قوس الکتریکی را کشف کرد. گوترو و ولاستن در سال 1802 م . به همقطب شدن پیلها متوجه شدند و برای رفع این عیب یعنی جلوگیری از همقطب شدن آنها افرادزیر بطریق مختلف ذیل کوشیدند: پوگندرف در سال 1842 م . بیکرمات دوپتاسیم را بکار برد. گراو در 1839 م .اسید نیتریک را استعمال کرد و طریقه ٔ او در 1843 م .بوسیله ٔ بونسن نیز به کار بسته شد. بی اکسید دومنگنز بوسیله ٔ لکلانشه در سال 1868 م . و هوا از طریق فری در 1914 م . مورد استفاده قرار گرفت . در 1829 م . بکرل (1788 - 1878) طرح اساس پیلهای همقطب ناشدنی را با دو مایع مختلف ریخت و نمونه های اصیل این طرح او پیل دانیل (1836 م .) ووستن (1893 م .) بود و این پیل بعنوان معیار نیروی الکتروموتوریس انتخاب گردید.
سیبک (1770 - 1831) به سال 1821 م . پدیده هایی را که بر اثر اختلاف درجه ٔ حرارت در جوشکاری دو فلز مختلف وجود دارد مورد توجه قرار داد و بر روی این ملاحظات پیل ترمو الکتریک را ساخت . سپس ملنی (1798 - 1854) از این پدیده ها درمطالعه ٔ تشعشع حرارتی به سال 1830 م . استفاده ٔ بسیار کرد. به سال 1834 م . پلتیه (1785 - 1845) پدیده ٔعکس را کشف کرد و پس از او تامسن به پدیده ٔ تامسن دست یافت ، و سرانجام بکرل فلزات را از لحاظ ترمو الکتریک تقسیم بندی کرد. از اینها که بگذریم قوانین جریان نیز به موازات کشفیات فوق پیشرفت کرد. به سال 1827 م . اهم (1787 - 1854) رابطه ٔ کشش بین دو نقطه ٔ یک مدار و شدت جریان موجود در آن مدار را یافت و بر اثر آن فرمول مقاومت را پیدا کرد. پویه (1790 - 1868) این مطالب را در یک مدار بسته بکار بست و در 1848 م . کوهلرش (1809 - 1858) مبحث مقاومت را توجیه و تبیین کرد و سپس کیرشهف (1824 - 1887) مسأله ٔ تقسیم جریان را در مدار ذی اجزاء حل کرد، و سرانجام وتستن (1802 - 1875)پل معروف خود را به جهت اندازه گیری مقاومت طرح کرد. ژول (1818 - 1889) در 1841 م . به آثار حرارتی جریانها در مدار پرداخت و قانون این پدیده را یافت و این کشف او به کلوزیوس (1822 - 1888) اجازه داد که در 1852 م . اندازه ٔ مکانیکی یک کالری را بیابد. در 1805 م . گرتثوس (1785 - 1822) تئوری خاصی برای الکترولیز مشخص کرد و بعد فارادی آن را در تجزیه ٔ الکترولیتیک مطالعه کرد و سرانجام در 1833 م .قوانین کمی آن را بعالم علم عرضه کرد. فرضیه ٔ تجزیه ٔ یونیک مدیون کار آرنیوس (1859 - 1927) در سال 1887 م . است و همو تعبیر آن را یافت . هنگام بیان موارد استعمال الکترولیز بجاست که از گالوانوپلاستی اختراع ژاکوبی (1806 - 1874) به سال 1837 م . و آب نقره کاری و طلاکاری عمل الکینگتن (1801 - 1865) به سال 1840 م . و تکمیل آن بوسیله ٔ روئلز (1808 - 1887)1841 م . نام برد. صنعت الکتروشیمیک هیدرژن و کلروسود و نیز تصفیه ٔ مس موجب بوجود آمدن آکومولاتورها شد و آن مدیون کار پلانته (1834 - 1889) در سال 1859 م . است . کوره ٔ الکتریکی مواسان (1852 - 1907) بوسیله ٔ هرول و ژیرود تکمیل شد و این عمل اجازه داد که کربور کلسیم و الکترومتالورژی تهیه شود. به سال 1889 م . ادیسن (1847 - 1931) نخستین لامپ الکتریکی را با درخشان کردن رشته ای از کربن درست کرد و بین سالهای 1900 و 1904 م . پس از امتحانات بسیار، مسأله ٔ انتخاب رشته ٔدرخشان به انتخاب فلز تونگستن کشید. چراغ با بخار جیوه از طریق کوپرهویت (1861 - 1921)1901 م . ساخته شد. هوکسبی از اوایل قرن هجدهم م . قدرت هدایت الکتریکی گازها را در تحت فشار کم تبیین کرد و ماسن 1853 م . و سپس جسلر (1814 - 1879)1855 م . عمل تخلیه ٔ الکتریکی را از وسط گازهای رقیق بوسیله ٔ بوبین القائی اجرا کرد. این پدیده بعدها اصل روشنایی در مبحث پرتوافکنی الکتریکی شد. الکترومغناطیس :
در سال 1820 م . ارستد (1777 - 1851) از میان متتبعان کثیری که از اواسط قرن هجدهم بر آن شدند تا رابطه ای بین پدیده های الکتریکی و مغناطیسی برقرار کنند موفق شد که بر اثر جریان الکتریکی سوزن آهن ربایی را منحرف گرداند. این تجربه بعدها بوسیله ٔ آمپر (1775 - 1836) و آراگو (1786 - 1853) دوباره از سر گرفته شدو موجب پدید آمدن تجسسات بسیاری گشت . بیو و ساوارت میدان مغناطیسی حاصل را اندازه گیری کردند. لاپلاس (1749 - 1827) از روی این نتایج قانون نخستین آن را بدست آورد و سپس به سال 1822 م . آمپر قانون مهمتر دیگری استنباط کرد. این دو فیزیکدان نیز در مسأله ٔ عمل متقابل بین میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی مطالعه ٔ بسیاری کردند و بعدها آمپر بکمک تجربیات دیگر تئوری الکترودینامیک را بیان کرد و بر اساس همین تئوری ماکس ول (1831 - 1879) به معادلات معروف (معادلات ماکس ول ) صورت کلی داد. آراگو به سال 1820 م . یک سوزن فولادی را بوسیله ٔ جریان الکتریکی آهن ربا کرد. رولاند (1848 - 1901) به سال 1876 م . مشاهده کرد که یک سوزن آهن رباشده در جوار یک صفحه ٔ الکتریسیته شده با چرخش تند منحرف و متمایل می گردد و بر اثر آن اتحاد بین الکترواستاتیک و الکترودینامیک را نشان داد. اوینگ (1855 - 1935) به سال 1822 م . پس از تجربیات بسیاری که واربورگ (1846 - 1931) کرده بود، هیسترسیس مغناطیسی را کشف کرد و ماکس ول تغییر بعد جسم را پس از مغناطیسی شدن یافت که بعدها به سال 1900 م . دانشمند ژاپونی ناگائوکا (1865 - 1947) به مطالعه ٔ آن پرداخت . طرح آهن ربایی کردن از طریق الکتریکی را که آمپر ریخته بود دوباره بوسیله ٔ استورژون در 1825 م . و بروستر (1826) و هنری (1831) ساخته شد. تجربیات راجع به تلگراف الکتریکی ابتدا بوسیله ٔ گوس انجام گرفت و سپس در 1843 م . مورس (1791 - 1872) نخستین دستگاه تلگرافی را ساخت و آنگاه بوسیله ٔ بودو (1845 - 1903) به سال 1878 م . تلگراف ثبات اختراع گردید. پدیده های الکترومغناطیسی بعدها اجازه داد که شدت یک جریان اندازه گیری شود. گالوانومتر در سال 1851 م . بوسیله ٔ تامسن و نیز دستگاههای دپرز (1843 - 1918) و آرسنوال (1851 - 1940) به سال 1882 م . ساخته شدند. فارادی با کشف القاء به سال 1831 م . نشان داد که انرژی الکتریکی قابل تبدیل بکار مکانیکی است . لنز (1804 - 1865) بسال 1804 م . موجب کشف قانون جریان القائی شد. این مطالب سرانجام ماکس ول را موفق کرد که در 1837 م . معادلات عمومی وضع میدان الکتریکی را بدست دهد و تئوری الکترومغناطیسی نور را بسط دهد. طرح نخستین موتور الکتریکی چرخ بارلو (1776 - 1862) به سال 1822 م . ریخته شد. کشف القاء برای تولید جریان بکار رفت و بر اثر آن اختراعات زیر به بازار آمد:1832 م . آمپر ماشینی بوسیله ٔ برادران پیکسی ساخت . ژنراتور صنعتی به سال 1860 م . ساخته شد و آن ماشینی بود که با جریان متناوب کار می کرد. به سال 1869 م . گرام (1826 - 1901) جریان پیوسته ای در حلقه ٔ جمعکننده ایجاد کرد و اساس ساختن دیناموهای نخستین را ریخت . نخستین انتقال انرژی بنواحی دور1873 م . بوسیله ٔ فونتن (1833 - 1910) تحقق یافت و بعد به سال 1882 م . بوسیله ٔ دپرز فکر بکار بردن شدتهای بسیار در علم فیزیک نمودار گشت و بوبین القائی به سال 1840 م . بوسیله ٔ ماسن و برگه (1804 - 1883) طرح ریزی گشت ، و در سال 1851 م . شکل دقیق آن به اهتمام رومکرف (1803 - 1877) ابداع شد. مبدلهای جریان متناوب به سال 1884 م . بوسیله ٔ گولارد (1850 - 1888) و ژیبس (1839 - 1903) اختراع شد. جریانهای چندفازی بستگی بکار تسلا (1856 - 1943) و فراری (1847 - 1897) دارد. استعمال زغال سفید (آبشار) را در 1869 م . برژه (1833 - 1904) توصیه کرد. تلفن در سال 1875 م . بوسیله ٔ گراهام بل (1847 - 1922) ساخته شد؛ و هوگس (1831 - 1900) در 1878 م . بجای فرستنده ٔ تلفنی بل وسیله ٔ بسیار حساس دیگری یعنی میکرفون را بکار برد. به سال 1911 م . کامرلینگ اونس (1853 - 1926) مافوق هدایت را که هاآس (1878 - 1960) و فن لو (1879 - 1960) پیدا کرده بودند در مطالعات میدان مغناطیسی بکار برد.

= برق
⟨ الکتریسیتهٴ القایی: الکتریسیته‌ای که در اثر مجاورت با جسم الکتریسیته‌دار تولید شود.