رسانا و نارسانا: رسانا موادی هستند که جریان الکتریکی را عبور می‌دهند و نارساناها جریان را عبور نمی‌دهند.

رسانا و نارسانا: دنیایی از جریان و ایستایی

چگونه یک ماده رسانا یا نارسانا می‌شود؟

همه چیز به ذرات ریز و باردار داخل ماده، یعنی الکترون‌ها برمی‌گردد. اتم‌های یک ماده، الکترون‌هایی دارند که دور هسته می‌چرخند. در برخی مواد، به ویژه فلزات، برخی از الکترون‌های لایه آخر به راحتی از اتم خود جدا شده و آزادانه در سراسر ماده حرکت می‌کنند. به این ذرات، الکترون آزاد¹ می‌گویند .

وقتی دو سر یک سیم فلزی را به باتری وصل می‌کنیم، این الکترون‌های آزاد هستند که شروع به حرکت منظم از قطب منفی به سمت قطب مثبت می‌کنند. این حرکت منظم الکترون‌ها، همان جریان الکتریکی است . هر چه تعداد الکترون‌های آزاد در یک ماده بیشتر باشد، آن ماده رسانای بهتری محسوب می‌شود .

در مقابل، در موادی مانند چوب، پلاستیک یا شیشه، الکترون‌ها پیوند محکمی با اتم‌های خود دارند و آزادی حرکت ندارند. به همین دلیل، وقتی این مواد در مسیر جریان برق قرار می‌گیرند، الکترون‌ها نمی‌توانند به راحتی جابه‌جا شوند و جریانی عبور نمی‌کند. این مواد، نارسانا یا عایق الکتریکی نامیده می‌شوند .

مقایسه مواد رسانا و نارسانا

برای درک بهتر تفاوت این دو گروه، نگاه کردن به فهرست مثال‌ها و ویژگی‌های آن‌ها مفید است.

کاربرد هوشمندانه در زندگی روزمره

مهندسان و سازندگان از ترکیب هوشمندانه رساناها و نارساناها، وسایل ایمن و مفیدی می‌سازند.

سیم برق، یک مثال کلاسیک: به یک سیم معمولی دقت کنید. داخل آن رشته‌های نازک مس (یک رسانای عالی) قرار دارد که وظیفه حمل جریان الکتریکی را بر عهده دارند. اما دور این رشته‌های مسی، یک لایه ضخیم از پلاستیک یا لاستیک پیچیده شده است . این لایه عایق، مانع از تماس جریان برق با دست شما یا انتقال آن به اجسام دیگر می‌شود و از برق‌گرفتگی جلوگیری می‌کند.

وسایل آشپزخانه: ماهی‌تابه‌ها و قابلمه‌ها را در نظر بگیرید. بدنه آن‌ها از فلز (مثل آلومینیوم) ساخته شده که رسانای خوب گرما است و باعث پخت یکنواخت غذا می‌شود. اما دسته این وسایل از پلاستیک یا چوب (نارسانا) ساخته شده تا هنگام پخت، دست شما را نسوزاند .

شاید جالب باشد بدانید: مغز مداد که از جنس گرافیت (یک شکل از کربن) است، یک نافلز اما رسانای برق است! به همین دلیل می‌توان در آزمایش‌های ساده از آن به جای سیم استفاده کرد . در مقابل، الماس که آن هم شکلی از کربن است، به دلیل ساختار اتمی متفاوت، نارسانا محسوب می‌شود .

پرسش‌های مهم و اشتباهات رایج

پاورقی

¹الکترون آزاد (Free Electron): به الکترون‌های لایه ظرفیت اتم‌های فلزات گفته می‌شود که می‌توانند آزادانه در شبکه بلوری فلز حرکت کنند. وجود این الکترون‌ها دلیل اصلی رسانایی الکتریکی و گرمایی فلزات است.

²عایق الکتریکی (Electrical Insulator): معادل نارسانا. به موادی گفته می‌شود که به دلیل نداشتن الکترون‌های آزاد کافی، جریان الکتریکی را به راحتی از خود عبور نمی‌دهند.

³هدایت الکتریکی (Electrical Conductivity): معیاری برای سنجش میزان قابلیت یک ماده در عبور دادن جریان الکتریکی.