لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 17
الکتریسیته (Electricity)
تاریخچه الکتریسته :
علم الکتریسته به دوران باستان بر می گردد که تاریخ دقیق آن مشخص نیست. اما برخی تولد آن را به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus ) در 600 سال قبل از میلاد ارجاع می دهند. که در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده های کاه را می رباید، یا اینکه در یک تجربه عادی دیده ایم که وقتی یک شانه کائوچویی سخت را با پارچه پشمی مالش دهیم شانه ریزه های کوچک کاغذ را جذب می کند. در اثر مالش این دو جسم به یکدیگر هم کائوچو و هم پشم خاصیت جدیدی پیدا می کنند. یعنی باردار می شوند از این آزمایش برای معرفی مفهوم بار الکتریکی استفاده می شود می شود.
منشا الکتریسته :
طبق نظریه الکترونی اتم ، یک اتم از ذرات کوچکتری به نام های الکترون ، پروتون و نوترون تشکیل شده است. که الکترون ها دارای بار منفی و پروتون ها دارای بار مثبت و نوترو ها بدون بار هستند. تعداد الکترون ها و پروتون های یک اتم در حالت عادی برابر است. بنابراین ، اتم در حالت عادی از نظر بار الکتریکی خنثی است.
در اثر تماس ، نزدیکی و یا برخورد اجسام بر همدیگر میان اجسام اندازه حرکت خطی مبادله می شود. در اثر تغییر اندازه حرکت نیرو هایی ایجاد می شود. چگونگی شکل گیری این نیرو ها به ساختار اتمی تشکیل دهنده اجسام برمی گردد. به عبارتی این نیروها منشا الکتریکی و مغناطیسی دارند. در اثر مالش اجسام برهمدیگر ، جسمی که در اتم های تشکیل دهنده خود اتمی از نوع دهنده الکترون داشته باشد، الکترون خود را به جسم دیگر که نسبت به آن خاصیت الکترونگاتیوی بیشتری دارد می دهد و مبادله الکترون بین اتم ها و در نهایت اجسام منجربه تولید الکتریسته می شود.
تقسیمات الکتریسته:
الکتریسته ساکن (الکتریسته مالشی):
اگر یک میله شیشه ای را به پارچه پشمی مالش دهیم، هردو جسم الکتریسته دار می شوند. زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد. و پارچه الکترون می گیرد. پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد. بار ایجاد شده در شیشه و پارچه درمحل تماس باقی می ماند.
الکتریسته القایی:
اگر میله با بار منفی را به دو کره فلزی بدون باری که باهم در تماس بوده و توسط پایه های عایقی از زمین جداشده باشند، نزدیک کنیم. قبل از دور کردن میله ، بدون دست زدن به پوسته کرات آنها را از هم جدا کنیم. کره نزدیک به میله دارای بار مثبت و کره دور از آن دارای منفی خواهد بود که مقدار بار روی کرات برابرند. این نوع بار دارشدن را باردار شدن به روش القایی میکویند القا یا مجاورت می نامند.
الکتریسته جاری :
نیرو به گذردهی الکتریکی محیط). بار الکترونباید توجه
عبور پیوسته الکترون از یک هادی را الکتریسته جاری گویند. خلاف جهت حرکت الکترون را جهت قراردادی جریان الکتریکی (جریان الکترونی) انتخاب می کنند. عامل برقراری جریان ثابت ، اختلاف پتاسیل ثابتی می باشد، که در دو سر هادی برقرار است. و وسایل تولید این اختلاف پتاسیل ثابت پیل های شیمیایی ، ژنراتورها و دیناموها می باشند.
اجسام رسانا و نارسانا:
بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند، رسانا نامیده می شوند. در این نوع اجسام الکترونهای آزاد اتم به راحتی در شبکه بلوری اجسام حرکت می کنند. و عمل رسانایی را انجام می دهند.
اجسامی که الکترونهای آزاد ( برای هدایت الکترون ) ندارند ، و نمی توانند الکتریسته را از خود عبور دهند، نارسانا یا عایق نامیده می شود. باید توجه نمود که رسانایی یا نارسانایی یک کمیت نسبی است.
توزیع بار الکتریکی در اجسام رسانا:
اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرارگیرد. و در اثر مالش باردار شود. بار تولیدشده در آن در سطح خارجیش پخش می شود، به طوریکه در لبه ها و قسمت های نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر ازسایر قسمت ها می باشد.
بار الکتریکی:
میزان باری که ذره بنیادی الکترون دارد را مبنا قرارمی گیرد و چون مبادله بار از طریق الکترون صورت می گیرد شمارش تعداد الکترون های مبادله شده بار الکتریکی جسم را به ما می دهد. به عبارتی اگر جسمی n تا الکترون دریافت نماید، بار الکتریکی آن از نوع منفی بوده (چون الکترون گرفته) و مقدارش n برابر خواهد بود. بار الکترون
اگر بار الکتریکی را با علامت q و بار الکترون را با e نمایش دهیم، مقدار بارالکتریکی هر جسم از رابطه q=ne تبعیت می نماید. واحد بار الکتریکی به افتخار اولین قانون الکتریسته (قانون کولن) که آقای کولن کشف نمود، کولن نام دارد. بار الکتریکی یک الکترون در دستگاه برحسب کولن برابر است با: e=1.06x1019- c
اثر بارهای الکتریکی برهمدیگر :
بر طبق قانون کولن دو بار الکتریکی همنام همدیگر را دفع و دو بار الکتریکی غیر همنام همدیگر راجذب می کنند. مقدار نیروی جاذبه یا دافعه بین بارها بر طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بارها نسبت عکس دارد. این نیرو به جنس محیطی که بارها در آن واقع شده نیز وابسته است(نیرو به گذردهی الکتریکی محیط بستگی داردـ
کاربرد های الکتریسته
کابردهای الکتریسته یا نیروی برق بر کسی پوشیده نیست و به قوت می شود گفت که امروزه بدون آن نمی توان زندگی کرد. با این حال عمده ترین کاربردها یش عبارتنداز:
- الکتریسیته در صنعت
- الکتریسیته در لوازم برقی خانگی
- الکتریسیته برای تولید انرژی نورانی
- الکتریسیته برای تولید انرژی حرارتی
- الکتریسیته در پزشکی
- الکتریسیته در دندانپزشکی
تولید الکتریسیته با کمک نیروى جزر و مد
انرژى پایان ناپذیر
نیروگاه هاى تولید الکتریسیته در اعماق آب دریاها با استفاده از قدرت جزر و مد مى توانند کمکى براى مسئله انرژى جامعه بشرى باشند. نخستین پروژه از این نمونه با یک سیستم نوین، در حال حاضر مشغول به کار است.
پره هاى 11 مترى یک توربین زیر آبى به آرامى و بدون سر و صدا در حال گردشند. این نخستین پروژه تولید الکتریسیته از نیروى جزر و مد در عمق دریاست که به شیوه اى نوین به کار گرفته شده است. توربین هاى تولید انرژى، که در عمق 20 مترى در فاصله 2 کیلومترى ساحل «دوون» واقع در جنوب غربى انگلیس کار مى کنند حاصل 4 سال تلاش مهندسان و کارشناسان دانشگاه کاسل آلمان است. این تنها نیروى جزر و مد است که پروانه هاى عظیم این توربین هاى زیرآبى، با نام «جریان دریایى» را به چرخش درمى آورد. این توربین ها، برخلاف توربین هاى بادى که وابسته به شرایط آب و هوایى هستند مى توانند در اعماق دریا و به دور از تغییر و تحولات جوى به طور دائم به کار خود ادامه داده و به تولید الکتریسیته بپردازند.
در واقع، اینجا، صحبت از یک منبع انرژى پایان ناپذیر است. البته باید خاطرنشان شد که استفاده از این نیرو، ایده جدیدى نیست. در قرن یازدهم میلادى نیز آسیابان هاى سواحل ولز، سنگ هاى آسیاب خود را با کمک نیروى جزر و مد به کار مى انداختند و بر همین اساس هم یک نیروگاه بهره بردارى از قدرت جزر و مد در «سانت متلو»ى فرانسه از 35 سال پیش تاکنون به کار مشغول است. اما از این روش، تنها در شمار اندکى از سواحل جهان مى توان استفاده کرد. یعنى در سواحلى که تفاوت ارتفاع سطح آب، در حین جزر و مد بیش از چندین متر است.
توربین موسوم به «جریان دریایى» نیز، از این تفاوت ارتفاع استفاده مى کند. اما کار این توربین، بر اصل دیگرى استوار است. این چرخ آسیاب زیر دریایى، مانند نمونه هایى که قبلاً از آنها یاد کردیم از نیروهاى عمودى بالا و پائین رفتن سطح آب استفاده نمى کند بلکه از جریان هاى افقى اى بهره مى گیرد که بر اثر جزر و مد به وجود مى آیند. به همین دلیل این توربین جدید مى تواند در مکان هاى دیگر با میزان کمتر جزر و مد نیز به کار گرفته شود.
از مزیت هاى دیگر این توربین ها مى توان به این نکته اشاره کرد که براى به حرکت درآوردن این توربین ها نیروى زیادى لازم نبوده و این توربین ها قادرند با سرعت هاى بسیار پائین نیز به حرکت درآیند. میزان کار مفید به دست آمده از این توربین ها 2 برابر میزان کار مفید توربین هاى بادى بر روى زمین است چرا که جرم حجمى آب 700 بار بیشتر از جرم حجمى هواست و به همین علت نیروهاى انتقال یافته بزرگتر هستند. باید یادآورى کنیم که توربین «جریان دریایى» هنوز به صورت آزمایشى و با میزان تولید حداکثر 300 کیلووات کار مى کند اما قرار است به زودى توربین دیگرى به کار گرفته شود که حداقل 2 برابر توربین کنونى است.
متخصصان امر، تنها در اروپا 100 محل را شناسایى کرده اند که مى توان در آنها با کمک نیروى جریان هاى دریایى، اختلاف ارتفاع سطح آب در هنگام جزر و مد و امواج، جمعاً 12 هزار مگاوات الکتریسیته تولید کرد: یعنى به میزان 10 نیروگاه بزرگ اتمى. انرژى تولید شده 15 تا 20 درصد انرژى مورد نیاز کشورهاى اروپایى است.
در سواحل نروژ توربین هاى مشابهى به کار گرفته شده اند. این توربین ها قرار است به صورت آزمایشى، ابتدا تامین کننده برق ،50 سپس 1000 و سرانجام 20 هزار خانه مسکونى باشند. در سواحل جزیره «شتلند» توربین دیگرى به تولید الکتریسیته مشغول است. در مقابل سواحل کالیفرنیا، فلوریدا و کرانه شرقى کانادا پروژه اى مشابه به کار گرفته شده است. کارشناسان معتقدند طى 30 سال آینده مى توان از این توربین ها براى تولید 40 درصد از انرژى مورد نیاز خانه هاى مسکونى بهره جست.
در سواحل اسکاتلند براى تولید الکتریسیته تنها از نیروى امواج استفاده مى شود. باله ها جریان امواج را به درون تونلى منتقل کرده و به این ترتیب توده هوا را به جلو مى رانند و با کمک این توده هوا توربینى به گردش در مى آید. اما ساده ترین سیستم بهره بردارى از انرژى جزر و مد سیستمى است که دانمارکى ها به کار مى گیرند. در این سیستم، امواج مستقیماً توسط یک سطح شیب دار به سوى پره هاى توربین رانده مى شوند و آن را به حرکت درمى آورند. طبق محاسبات شوراى مشورتى انرژى جهانى، حرکت هاى دریایى از این پتانسیل برخوردارند که تمامى نیاز جهان به انرژى را تامین سازند. البته سواحل کشور آلمان به خاطر رفت و آمد زیاد کشتى ها و سرعت اندک جریان هاى آبى براى این منظور مناسب نیستند.
در حال حاضر تقریباً 86 درصد از انرژى مورد نیاز جهانیان توسط زغال سنگ، گاز طبیعى و نفت خام تامین مى گردد. این سوخت هاى فسیلى نه تنها اثر گلخانه اى را در اتمسفر زمین تشدید مى کنند که به نوبه خود تغییرات آب و هوایى را به دنبال دارد، بلکه منابع پایان ناپذیرى نبوده و سرانجام، روزى به پایان خواهند رسید. طبق ارزیابى کارشناسان امر منابع نفت خام زمین که به تنهایى 40 درصد از انرژى جهان را تامین مى کنند طى 50 تا 70 سال آینده به پایان خواهند رسید.
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود تحقیق کامل درمورد الکتریسیته (Electricity)