الکتریسیته یا برق چیست و چگونه تولید می‌شود؟(به زبان ساده)

به بیان ساده، الکتریسیته جریان الکترون‌های آزاد از یک اتم به اتم دیگر است.

در این مقاله با هم و به زبان کاملا ساده نحوه تولید الکتریسیته یا برق را بررسی می‌کنیم.

اتم

در جهان هستی همه چیز، از اتم تشکیل شده است. اتم‌ها از پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شده است و این تعداد پروتون‌ها و نوترون‌ها است که مواد یا عناصر را متفاوت می‌کند.

باید بدانیم که پروتون‌ها دارای بار مثبت، الکترون‌ها دارای بار منفی و نوترون ها بدون بار هستند.

همانطور که در تصویر زیر مشاهده میکنید پروتون و نوترون در مرکز یا هسته اتم قرار دارد و الکترون‌ها در مدارهایی دایره شکل به دور این هسته می‌چرخند.

الکتریسیته

هر مدار می تواند حداکثر تعداد الکترون را در خود جای دهد، مدار اول حداکثر دو الکترون دارد، مدار دوم می تواند تا 8 الکترون و مدار سوم تا 32 الکترون را در خود جای دهد.

لایه ظرفیت یا والانس

بیرونی ترین مدار، لایه ظرفیت یا والانس نام دارد که آسان ترین لایه برای الکترون‌ها می‌باشد که از طریق آن می‌توانند از آن خارج و یا به آن بپیوندند که البته میزان آسانی این موضوع در مواد مختلف متفاوت است.

الکترون‌های این لایه را الکترون‌های ظرفیت یا والانس می‌گویند.

همچنین برای الکترون‌ها، نزدیک‌ترین مدار به هسته اتم سخت ترین مدار برای جابجایی است.

مواد رسانا و عایق

در موادی مثل مس و آلومینیوم که اصلاحا به آن‌ها رسانا یا هادی گفته می‌شود، جابجایی الکترون‌ها از لایه ظرفیت آسان‌تر و در موادی مثل چوب و سرامیک که اصلاحا به آن ‌ها عایق گفته می‌شود، بسیار دشوار است.

البته بعضی از مواد مثل کربن جز مواد نیمه هادی یا نیمه رسانا هستند که در دماهای مختلف واکنش‌های متفاوت دارند.

برق چگونه تولید می‌شود؟

حتما دیده اید که دو آهن ربا با قطب‌های یکسان همدیگر را دفع و با قطب‌های متفاوت همدیگر را جذب میکنند. این موضوع برای پروتون‌ها و الکترون‌ها نیز صدق می‌کند. به چه شکل؟

همانطور که بالاتر گفتیم، الکترون‌ها دارای بار منفی هستند و هنگامی که دو الکترون به یکدیگر نزدیک می شوند، سعی می کنند یکدیگر را به زور دور کنند زیرا بارهای یکسانی دارند، اما الکترون و پروتون که دو بار مختلف دارند همدیگر را جذب میکنند و همین این جاذبه و دافعه به اتم‌ها کمک می‌کند که در کنار هم بمانند ولی با دستکاری این دو بار منفی و مثبت میتوان الکتریسیته یا برق تولید کرد.

بیشتر بخوانید: الکترونیک چیست؟

ساخت یک مدار برای تولید برق

با توجه به ساختار جذب و دفع الکترون‌ها، ما میتوانیم الکترون‌ها را از لایه والانس بیرون بیاوریم.

به الکترونی که از لایه والانس خارج می شود “الکترون آزاد” گفته می‌شود که می تواند در هر جهتی در فضای بین اتم ها حرکت کند.

از طرفی همانطور که بالاتر گفتیم، سیم‌های مسی رسانا هستند و اتم‌های یک سیم مسی به راحتی می‌توانند از لایه ظرفیت الکترون به دست بیاورند یا از دست بدهند. بدین ترتیب ما با وصل کردن یک سیم مسی به یک باتری و یک لامپ میتوانیم برق تولید کنیم و لامپ را روشن کنیم.

برای درک بهتر این مطلب بهتر است کمی از باتری بدانیم.

باتری

باتری‌ها از یک الکترود مثبت، یک الکترود منفی و یه الکترولیت که یک ماده نارسانا یا عایق است تشکیل شده است.

هنگامی که باتری در یک مدار قرار میگیرد الکترولیت یا ماده شیمیایی درون باتری شروع به فعالیت می‌کند و الکترون‌ها آزاد می‌شوند.

برق

از آنجایی که الکترون ها از پایانه های منفی به مثبت جریان می یابند، اگر سیم مسی را به یک باتری وصل کنیم، الکترون ها مجبور به حرکت خواهند شد، زیرا یک باتری دارای الکترون های اضافی در ترمینال منفی و عدم وجود الکترون در ترمینال مثبت است. هنگامی که یک مدار ساخته شد، ترمینال منفی سعی می کند الکترون ها را از طریق اتم های سیم مسی وارد کند تا بتوانند به ترمینال مثبت برسند و در نتیجه برق خواهیم داشت.

خلاصه کلام

همه ی عناصر در جهان هستی از اتم تشکیل شده است که این اتم شامل نوترون، پروتون و الکترون است. الکترون‌ها در مدارهایی دور هسته که پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند در حال چرخش است و به الکترونی که از بیرونی ترین مدار که به لایه والانس معروف است خارج شود، الکترون آزاد میگویند. الکتریسیته یا برق حاصل جریان الکترون‌های آزاد از یک اتم به اتم دیگر است.

دیگر مقالات مربوط به آموزش الکترونیک را در سایت آسمان ایکس مطالعه کنید.