مفاهیم و تعاریف در برق

نظریه الکترونی :

همان طور که گفتیم ، الکتریسیته هنگامی به وجود می آید که الکترونها از اتمشان خارج شوند . بـرای اینکه بدانیم الکترونها چگونه اتم هایشان را ترک می کنند لازم است درباره ماهیت مدارهای الکترونـی دور هسته اتم بیشتر بدانیم .
طبق شکل الکترونها با سرعت بسیار زیادی در مـدار خـود بـه 
دور هسته اتم گردش می کنند .چون سرعت الکترونها زیـاد اسـت ،
نیروی گریز از مرکز زیادشان آنها را به ترک مدارشـان وا مـی دارد
ولی نیروی جاذبه مثبت هسته از این عمل جلوگیری می کند .

طبق شکل اگر یـک نیـروی خـارجی خیلـی
قوی به اتم داده شود تا به این نیـروی گریـز از
مرکز کمک کند الکترون آزاد می شود

لایه ها:

الکترونهای مدار نزدیک به هسته به سختی آزاد می شوند ؛ زیرا به نیروی مثبت نگهدارنده قوی خـود بسیار نزدیک اند . هر چه الکترونها از هسته دورتر باشند این نیروی مثبت کمتر می شود هرچه تعداد الکترونهای یک اتم بیشتر باشد مدارهای بیشتری وجود دارند . مسیر مداری الکترونها را معمـولا لایـه
می گویند.

لایه ی خارجی یک اتم لایه والانس و الکترونهای آن الکترونهای والانس نام دارنـد تعـداد الکترونهـای
لایه والانس یک اتم در الکتریسیته بسیار مهم است .

تولید الکتریسیته :

در اثر آزاد شدن الکترونها از اتمش ان الکتریسیته به وجود می آید . چون الکترونهای والانـس بـیش از سایر الکترونها از هسته فاصله دارند ، بالاترین سطح انرژی را دارا بوده و به آسانی آزاد می شوند . انرژی داده شده به لایه ی والانس بین الکترونهای آن لایه تقسیم می شـوند در نتیجـه بـه ازاء مقـدار معینی انرژی هرچه الکترونهای والانس موجود بیشتر باشد هر الکترون انرژی کمتری دریافت می کند و بالعکس.

هادی یا رسانا :

هرگاه بار الکتریکی در جسمی براحتی جابجا شود آن جسم رسانا یا هادی الکتریـسیته خواهد بود . رسانا ماده ای است که کمترین مقاومـت را در برابـر عبـور جریـان بـرق دارد ( گرافیـت،
اسیدها، نمک های محلول ، خاک مرطوب و همه فلزات از مواد رسانا به شمار می رونـد .) نقـره ، مـس ، طلا و آلومینیوم از بهترین هادی ها هستند .

نارسانا یا عایق :

چنانچه جسمی نتواند بارالکتریکی را جاب جا کند آنرا نارسـانا یـا عـایق گوینـد . مثـل شیشه ، چینی ، کهربا ، لاستیک ، آب خالص و گوگرد . کامل ترین عایق در تئوری خلاء می باشد.
نسبت هادی بودن مس به کوارتز ۲۴^۱۰برابر است.

هادی ها :

به موادی که الکترونهایش به راحتی می توانند آزاد شوند ، هادی می گویند یا به تعریف عامیانـه هـر جسمی که برق را از خود عبور دهد .
اتمهای هادی های خوب فقط یک یا دو الکترون والانس دارند . اجسامی که اتمهایشان فقط یک الکتـرون والانس دارند بهترین هادی ها محسوب می شوند که عبارتند از مس ( عدد اتمی ۲۹ )، نقره ( عدد اتمی۴۷) ، طلا ( عدد اتمی ۷۹ )

عایق ها :

عایق ها موادی هستند که آزاد کردن الکترونهای مدار آخرشان بسیار مشکل است . لایه هـای والانـس اتمهای عایق ، معمولا ۸ الکترون دارند یا بـا حـداقل بـیش از ۴ الکتـرون . هـر اتمـی کـه آخـرین لایـه الکترونیش ۸ الکترون والانس داشته باشد کاملا پایدار است . ۶ عنصر طبیعی پایدار وجود دارد : هلیم ، نئون ، آرگون ، رادن ، گزنون و کریپتون که آنها را گازهای بی اثر می نامند .

نیمه هادی ها :

لایه های والانس این عناصـر ۵ ، ۴ الکتـرون دارد مهمتـرین نیمـه هـادی هـا عبارتنـد از : ژرمـانیوم ، سیلیسیم ، سلینم .

تدوین: روح اله محمدی

سازمان آتش نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران حوزه معاونت آموزش و تربیت بدنی