الکتریسیته

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 (١٥٤٤ - ١٦٠٣م .) 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 (١٦٠٢ - ١٦٨٦) 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 ١٧٢٧ م . گری (١٦٧٠- ١٧٣٦) 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 (١٦٩٨ - ١٧٣٩) 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 ١٧٤٦ 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 ١٧٠٩ م .) و ماشین وینکلر که سیلندرهایش بین بالشک هایی برای مالش قرار می گرفت (سال ١٧٦٦ م .) و ماشین رامسدن که صفحه های آن شیشه ای بود (سال ١٧٦٨ م .)فرانکلین (١٧٠٦ - ١٧٩٠ 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 (١٧١٨ - ١٧٧٢ م .)١٧٥٤ 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 (١٧١٠ - ١٧٨٧ 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 ١٧٥٦ م . فرضیه ٔ وجود دوفلوئید الکتریکی را انتشار داد. مطالعات چندی (کمی ) در زمینه ٔ الکتریسیته نخستین بار از طریق کولن (١٧٣٦ - ١٨٠٦ 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 (١٧٤٩ - ١٨٢٧ م .)، بیو (١٧٧٤ - ١٨٦٢ م .)، گوس (١٧٧٧ - ١٨٥٥ م .) و پواسن (١٧٨١ - ١٨٤٠ م .) تأیید و تبیین شد و در این میان فرضیه ٔ فارادی (١٧٩١ - ١٨٦٧ م .) را می توان برترین کار الکترواستاتیک دانست . تکامل در ماشینهای مؤثر با قدرتهای زیاد بستگی به کار هولتز (١٨٣٦ - ١٩١٣ م .) و ویمشورس (١٨٣٢ - ١٩٠٣ م .) دارد ودر این اواخر مربوط به زحمات وان دوگرآف (١٩٣٥ م .) و فلیسی (١٩٤٦ م .) و مدیون کوشش آنان است و نیز خازنهایی با ظرفیت بسیار برای اختراع الکترومترهای بسیار حساس تعلق به زحمات تامسن (١٨٢٤ - ١٩٠٧ م .) و لیپمن (١٨٤٥ - ١٩٢١ م .) دارد. در خاتمه ٔ بحث بی مورد نیست که از کشف پیزو الکتریسیته به وسیله ٔ ژ. کوری در سال ١٨٨٠ م . یادی شود. الکتروسینتیک : به سال ١٧٩٠ م . گالوانی (١٧٤٧ - ١٧٩٨) متوجه شد که برخورد دو فلز مختلف در عضلات قورباغه ایجاد انقباض می کند. ولتا (١٨٢٧ - ١٨٤٥) 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 را١٨٠٠ 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 (١٧٧٧ - ١٨٥٧) بسال ١٨٠١ م . بیان کرد که جریان حاصل از تخلیه ٔخازن چون از سیم فلزی بگذرد موجب نور و تابندگی شدید میشود. در ١٨٠٧ م . داوی (١٧٧٨ - ١٨٢٩) فلزات قلیایی را بوسیله ٔ الکترولیز از هم جدا ساخت و نیز در ١٨١٣ م . قوس الکتریکی را کشف کرد. گوترو و ولاستن در سال ١٨٠٢ 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 ١٨٤٢ م . بیکرمات دوپتاسیم را بکار برد. گراو در ١٨٣٩ م .اسید نیتریک را استعمال کرد و طریقه ٔ او در ١٨٤٣ م .بوسیله ٔ بونسن نیز به کار بسته شد. بی اکسید دومنگنز بوسیله ٔ لکلانشه در سال ١٨٦٨ م . و هوا از طریق فری در ١٩١٤ م . مورد استفاده قرار گرفت . در ١٨٢٩ م . بکرل (١٧٨٨ - ١٨٧٨) طرح اساس پیلهای همقطب ناشدنی را با دو مایع مختلف ریخت و نمونه های اصیل این طرح او پیل دانیل (١٨٣٦ م .) ووستن (١٨٩٣ م .) بود و این پیل بعنوان معیار نیروی الکتروموتوریس انتخاب گردید. سیبک (١٧٧٠ - ١٨٣١) به سال ١٨٢١ 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 (١٧٩٨ - ١٨٥٤) از این پدیده ها درمطالعه ٔ تشعشع حرارتی به سال ١٨٣٠ م . استفاده ٔ بسیار کرد. به سال ١٨٣٤ م . پلتیه (١٧٨٥ - ١٨٤٥) 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 ١٨٢٧ م . اهم (١٧٨٧ - ١٨٥٤) 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 (١٧٩٠ - ١٨٦٨) این مطالب را در یک مدار بسته بکار بست و در ١٨٤٨ م . کوهلرش (١٨٠٩ - ١٨٥٨) مبحث مقاومت را توجیه و تبیین کرد و سپس کیرشهف (١٨٢٤ - ١٨٨٧) مسأله ٔ تقسیم جریان را در مدار ذی اجزاء حل کرد، و سرانجام وتستن (١٨٠٢ - ١٨٧٥)پل معروف خود را به جهت اندازه گیری مقاومت طرح کرد. ژول (١٨١٨ - ١٨٨٩) در ١٨٤١ م . به آثار حرارتی جریانها در مدار پرداخت و قانون این پدیده را یافت و این کشف او به کلوزیوس (١٨٢٢ - ١٨٨٨) اجازه داد که در ١٨٥٢ م . اندازه ٔ مکانیکی یک کالری را بیابد. در ١٨٠٥ م . گرتثوس (١٧٨٥ - ١٨٢٢) تئوری خاصی برای الکترولیز مشخص کرد و بعد فارادی آن را در تجزیه ٔ الکترولیتیک مطالعه کرد و سرانجام در ١٨٣٣ م .قوانین کمی آن را بعالم علم عرضه کرد. فرضیه ٔ تجزیه ٔ یونیک مدیون کار آرنیوس (١٨٥٩ - ١٩٢٧) در سال ١٨٨٧ م . است و همو تعبیر آن را یافت . هنگام بیان موارد استعمال الکترولیز بجاست که از گالوانوپلاستی اختراع ژاکوبی (١٨٠٦ - ١٨٧٤) به سال ١٨٣٧ م . و آب نقره کاری و طلاکاری عمل الکینگتن (١٨٠١ - ١٨٦٥) به سال ١٨٤٠ م . و تکمیل آن بوسیله ٔ روئلز (١٨٠٨ - ١٨٨٧)١٨٤١ م . نام برد. صنعت الکتروشیمیک هیدرژن و کلروسود و نیز تصفیه ٔ مس موجب بوجود آمدن آکومولاتورها شد و آن مدیون کار پلانته (١٨٣٤ - ١٨٨٩) در سال ١٨٥٩ م . است . کوره ٔ الکتریکی مواسان (١٨٥٢ - ١٩٠٧) بوسیله ٔ هرول و ژیرود تکمیل شد و این عمل اجازه داد که کربور کلسیم و الکترومتالورژی تهیه شود. به سال ١٨٨٩ م . ادیسن (١٨٤٧ - ١٩٣١) نخستین لامپ الکتریکی را با درخشان کردن رشته ای از کربن درست کرد و بین سالهای ١٩٠٠ و ١٩٠٤ م . پس از امتحانات بسیار، مسأله ٔ انتخاب رشته ٔدرخشان به انتخاب فلز تونگستن کشید. چراغ با بخار جیوه از طریق کوپرهویت (١٨٦١ - ١٩٢١)١٩٠١ م . ساخته شد. هوکسبی از اوایل قرن هجدهم م . قدرت هدایت الکتریکی گازها را در تحت فشار کم تبیین کرد و ماسن ١٨٥٣ م . و سپس جسلر (١٨١٤ - ١٨٧٩)١٨٥٥ 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 ١٨٢٠ م . ارستد (١٧٧٧ - ١٨٥١) 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 (١٧٧٥ - ١٨٣٦) و آراگو (١٧٨٦ - ١٨٥٣) دوباره از سر گرفته شدو موجب پدید آمدن تجسسات بسیاری گشت . بیو و ساوارت میدان مغناطیسی حاصل را اندازه گیری کردند. لاپلاس (١٧٤٩ - ١٨٢٧) از روی این نتایج قانون نخستین آن را بدست آورد و سپس به سال ١٨٢٢ 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 (١٨٣١ - ١٨٧٩) به معادلات معروف (معادلات ماکس ول ) صورت کلی داد. آراگو به سال ١٨٢٠ م . یک سوزن فولادی را بوسیله ٔ جریان الکتریکی آهن ربا کرد. رولاند (١٨٤٨ - ١٩٠١) به سال ١٨٧٦ 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 (١٨٥٥ - ١٩٣٥) به سال ١٨٢٢ م . پس از تجربیات بسیاری که واربورگ (١٨٤٦ - ١٩٣١) کرده بود، هیسترسیس مغناطیسی را کشف کرد و ماکس ول تغییر بعد جسم را پس از مغناطیسی شدن یافت که بعدها به سال ١٩٠٠ م . دانشمند ژاپونی ناگائوکا (١٨٦٥ - ١٩٤٧) به مطالعه ٔ آن پرداخت . طرح آهن ربایی کردن از طریق الکتریکی را که آمپر ریخته بود دوباره بوسیله ٔ استورژون در ١٨٢٥ م . و بروستر (١٨٢٦) و هنری (١٨٣١) ساخته شد. تجربیات راجع به تلگراف الکتریکی ابتدا بوسیله ٔ گوس انجام گرفت و سپس در ١٨٤٣ م . مورس (١٧٩١ - ١٨٧٢) نخستین دستگاه تلگرافی را ساخت و آنگاه بوسیله ٔ بودو (١٨٤٥ - ١٩٠٣) به سال ١٨٧٨ م . تلگراف ثبات اختراع گردید. پدیده های الکترومغناطیسی بعدها اجازه داد که شدت یک جریان اندازه گیری شود. گالوانومتر در سال ١٨٥١ م . بوسیله ٔ تامسن و نیز دستگاههای دپرز (١٨٤٣ - ١٩١٨) و آرسنوال (١٨٥١ - ١٩٤٠) به سال ١٨٨٢ م . ساخته شدند. فارادی با کشف القاء به سال ١٨٣١ م . نشان داد که انرژی الکتریکی قابل تبدیل بکار مکانیکی است . لنز (١٨٠٤ - ١٨٦٥) بسال ١٨٠٤ م . موجب کشف قانون جریان القائی شد. این مطالب سرانجام ماکس ول را موفق کرد که در ١٨٣٧ م . معادلات عمومی وضع میدان الکتریکی را بدست دهد و تئوری الکترومغناطیسی نور را بسط دهد. طرح نخستین موتور الکتریکی چرخ بارلو (١٧٧٦ - ١٨٦٢) به سال ١٨٢٢ م . ریخته شد. کشف القاء برای تولید جریان بکار رفت و بر اثر آن اختراعات زیر به بازار آمد:١٨٣٢ م . آمپر ماشینی بوسیله ٔ برادران پیکسی ساخت . ژنراتور صنعتی به سال ١٨٦٠ م . ساخته شد و آن ماشینی بود که با جریان متناوب کار می کرد. به سال ١٨٦٩ م . گرام (١٨٢٦ - ١٩٠١) جریان پیوسته ای در حلقه ٔ جمعکننده ایجاد کرد و اساس ساختن دیناموهای نخستین را ریخت . نخستین انتقال انرژی بنواحی دور١٨٧٣ م . بوسیله ٔ فونتن (١٨٣٣ - ١٩١٠) تحقق یافت و بعد به سال ١٨٨٢ م . بوسیله ٔ دپرز فکر بکار بردن شدتهای بسیار در علم فیزیک نمودار گشت و بوبین القائی به سال ١٨٤٠ م . بوسیله ٔ ماسن و برگه (١٨٠٤ - ١٨٨٣) طرح ریزی گشت، و در سال ١٨٥١ م . شکل دقیق آن به اهتمام رومکرف (١٨٠٣ - ١٨٧٧) ابداع شد. مبدلهای جریان متناوب به سال ١٨٨٤ م . بوسیله ٔ گولارد (١٨٥٠ - ١٨٨٨) و ژیبس (١٨٣٩ - ١٩٠٣) اختراع شد. جریانهای چندفازی بستگی بکار تسلا (١٨٥٦ - ١٩٤٣) و فراری (١٨٤٧ - ١٨٩٧) دارد. استعمال زغال سفید (آبشار) را در ١٨٦٩ م . برژه (١٨٣٣ - ١٩٠٤) توصیه کرد. تلفن در سال ١٨٧٥ م . بوسیله ٔ گراهام بل (١٨٤٧ - ١٩٢٢) ساخته شد؛ و هوگس (١٨٣١ - ١٩٠٠) در ١٨٧٨ م . بجای فرستنده ٔ تلفنی بل وسیله ٔ بسیار حساس دیگری یعنی میکرفون را بکار برد. به سال ١٩١١ م . کامرلینگ اونس (١٨٥٣ - ١٩٢٦) مافوق هدایت را که هاآس (١٨٧٨ - ١٩٦٠