چگونه الکتریسیته در میان سیم جریان می یابد؟

جریان برق از طریق سیم های مسی یا آلومینیومی از نیروگاه برق به خانه ها، مغازه ها، مدارس و کارخانه ها انتقال می یابد. در نیروگاه برق، نیروی لازم برای بکار انداختن ژنراتورها از طریق سوزاندن زغال سنگ یا نفت، انرژی هسته ای و یا نیروی حاصل از جریان آب تامین می شود. پس از آن، الکتریسیته بوسیله سیم به مناطق مختلف انتقال می یابد.

الکتریسیته ای که در نیروگاه تولید می شود، شدت جریانی قوی و ولتاژی اندک دارد. برای جلوگیری از قطع جریان برق به هنگام انتقال، ولتاژ برق خروجی از ژنراتور را بوسیله ترانسفورماتور زیاد می کنند. سپس، وقتی جریان برق به ایستگاه برق شهری می رسد، ولتاژ را با استفاده از ترانسفورماتوری دیگر کم می کنند. پس از آن، جریان برق از طریق سیم به خانه ها و سایر نقاط شهر انتقال می یابد.

جریان الکتریسیته چگونه توسط سیم انتقال می یابد؟

می دانیم که تمام مواد از اتم ساخته شده اند. اجسامی که در آنها بار الکتریکی به راحتی جابجا می شود، رسانا یا هادی نامیده می شوند. فلزاتی مثل مس، آلومینیوم، نقره و طلا رساناهای خوبی هستند. در اجسام رسانا الکترون ها می توانند به راحتی از اتمی به اتم دیگر بروند. به این الکترون ها، الکترون آزاد می گویند. در واقع جابجایی همین الکترون ها در یک ماده رسانا است که موجب انتقال جریان الکتریسیته می شود. هرچه تعداد الکترون های آزاد در یک فلز بیشتر باشد، آن فلز رسانای بهتری برای الکتریسیته است.

وقتی دو سر یک سیم فلزی را به باتری متصل می کنیم، الکترون ها (که حاوی بار منفی هستند) از قطب منفی به سوی قطب مثبت جریان می یابند. این جریان الکترون ها همان جریان برق یا الکتریسیته است.

جریان الکتریسیته در اجسامی که الکترون های آزاد بیشتری دارند، راحت تر جریان می یابد.

الکترون ها در بعضی از اجسام نمی توانند جابجا شوند. این گونه اجسام نارسانا یا عایق نامیده می شوند. در اجسام نارسانا، الکترون ها به شدت به اتم های خود پیوسته هستند و به آسانی جابجا نمی شوند. به همین جهت این گونه اجسام نمی توانند جریان الکتریسیته را منتقل کنند. شیشه، میکا، چوب، پلاستیک، کهربا، چینی، لاستیک، ابریشم، چوب پنبه و گوگرد از نارساناهای خوب به شمار می روند.

برخی از مواد مثل سیلیسیم و ژرمانیم نه رسانا و نه عایق هستند. به این مواد، نیمه رسانا می گویند. تعداد الکترون های آزاد در نیمه رساناها کم است.

منابع

1. کتاب چرا، چطور، چگونه؟ دکتر سونیتا گوپتا و دکتر نینا آگراوال. ترجمه پریسا همایون روز و پریچهر همایون روز. موسسه نشر و تحقیقات ذکر. تیر 1393.