روش تماس: روشی برای باردار کردن اجسام با تماس مستقیم با جسم باردار

روش تماس: راز انتقال بار الکتریکی

بار الکتریکی چیست و چرا اجسام باردار می‌شوند؟

همه چیز از ذرات ریزی به نام اتم⁴ ساخته شده است. در مرکز هر اتم، هسته‌ای با بار مثبت و در اطراف آن، ذراتی به نام الکترون با بار منفی در حرکت هستند. در حالت عادی، تعداد بارهای مثبت و منفی در یک جسم برابر است و ما می‌گوییم آن جسم خنثی است. وقتی تعادل به هم بخورد، جسم باردار می‌شود.

مقایسه سه روش اصلی باردار کردن

برای باردار کردن یک جسم خنثی سه راه اصلی وجود دارد: مالش، تماس و القا. در ادامه، این روش‌ها را با هم مقایسه می‌کنیم.

مراحل گام‌به‌گام باردار کردن با روش تماس

فرض کنید یک میله‌ی پلاستیکی را با مالش به پارچه پشمی باردار کرده‌اید (حالا میله بار منفی دارد). حالا می‌خواهید یک گوی فلزی خنثی را نیز با استفاده از همین میله، باردار کنید.

1. آماده‌سازی: گوی فلزی را روی یک پایه‌ی عایق (مثلاً یک لیوان پلاستیکی) قرار دهید تا ارتباطش با زمین قطع شود.
2. ایجاد تماس: میله‌ی پلاستیکی باردار (مثلاً منفی) را به گوی فلزی تماس دهید.
3. انتقال بار: چون میله بار منفی اضافی دارد، برخی از این الکترون‌های اضافی از طریق نقطه تماس، به گوی فلزی که رسانا⁶ است، منتقل می‌شوند.
4. نتیجه: حالا هر دو جسم (میله و گوی) بار هم‌نام دارند (هر دو منفی). چون بارهای همنام یکدیگر را دفع می‌کنند، اگر میله را نزدیک گوی بگیرید، گوی از میله دور می‌شود!

این انتقال بار را می‌توان با یک فرمول ساده نشان داد. اگر جسم $A$ با بار $Q$، جسم خنثی $B$ را لمس کند، پس از تماس، بار هر دو جسم تقریباً برابر می‌شود: $Q_A' = Q_B' \approx \frac{Q}{2}$.

از آزمایشگاه تا زندگی: کاربردها و مثال‌های عینی

شاید فکر کنید این موضوع فقط در آزمایشگاه فیزیک کاربرد دارد، اما نمونه‌های ساده‌ای از آن را تجربه کرده‌اید.

• برق گرفتگی کوچک: وقتی با کفش روی فرش راه می‌روید، بدن شما با روش مالش باردار می‌شود. وقتی دست خود را به دستگیره‌ی فلزی در (که خنثی و رسانا است) می‌زنید، بار شما از طریق تماس ناگهانی به دستگیره منتقل می‌شود و همان جرقه و شوک کوچک را احساس می‌کنید.
• دستگاه کپی و پرینتر لیزری: در این دستگاه‌ها، بارالکتریکی با روش تماس (و القا) روی یک استوانه‌ی حساس به نور توزیع می‌شود تا پودر مرکب را جذب کند و سپس با کاغذ تماس داده شود.
• آزمایش با براده‌های کاغذ: یک شانه‌ی پلاستیکی را به موهای خود بمالید تا باردار شود. حالا سر آن را به تکه‌های کوچک کاغذ تماس دهید. می‌بینید که کاغذها جذب می‌شوند، زیرا بار شانه به آنها منتقل شده و سپس بارهای ناهمنام در کاغذ جذب می‌شوند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹روش تماس (Charging by Contact): روشی برای باردار کردن یک جسم خنثی از طریق تماس فیزیکی با یک جسم دیگر که از قبل بار الکتریکی دارد.

²باردار کردن اجسام (Electrification): فرآیندی که طی‌آن یک جسم خنثی، بار الکتریکی کسب می‌کند.

³بار الکتریکی (Electric Charge): یک خاصیت فیزیکی ذرات است که باعث می‌شود در میدان الکترومغناطیسی نیرو احساس کنند. دو نوع بار مثبت و منفی وجود دارد.

⁴اتم (Atom): کوچک‌ترین واحد تشکیل‌دهنده‌ی یک عنصر شیمیایی که هویت آن عنصر را حفظ می‌کند.

⁵نارسانا یا عایق (Insulator): ماده‌ای که اجازه حرکت آزادانه بار الکتریکی را در خود نمی‌دهد، مانند پلاستیک، شیشه و چوب خشک.

⁶رسانا (Conductor): ماده‌ای که اجازه حرکت آزادانه بار الکتریکی را در خود می‌دهد، مانند فلزات (مس، آلومینیوم).