حرکت الکترون‌ها در ناقل

محمد فیاض حیدری استاد دیپارتمنت مخابره وکمپیوتر

حرکت الکتریک بالای سیم یا ناقل عبارت از حرکت الکترون میباشد. الکترونها یکی از عناصر فعال اتوم میباشند. در طبیعت تا حال توسط دانشمندان در حدود یکصدوهجده عنصر کشف شده است، که تمام مـواد طبیعت از همین تعداد عنصروترکیبات شان مالیکول ها ساخته شده اند. پس اتوم هــا و مالیکولها ساختمان تمام اجسام و اشیای طبیعت میباشند.تمام اجسام جهان از ذرات بسیار کوچکی تشکیل شده اند که تمام اشیایی که وجود خارجی دارند همگی از اتوم ها ساخته شده اند. اتوم بسیار کوچکتر ازآن است که بتوان آنرا دید. دیدن آن حتی با قوی ترین مکروسکوپ یا ذره بین هـــا هم ممکن نیست، ما نمیتوانیم با هیچ یک از حواس پنجگانه خود اتوم را حس کنیم واتوم را چنین توصیف کرده اند.اتوم یک ذره مرکزی بنام هسته و ذرات کوچک دیگری بنام الکترون درمدارخود دارد که با سرعت سرسام آوری دورهسته می چرخد و الکترون خیلی هـــا سبک بوده یعنی روشن است که با هیچ ترازویی نمیتوان آنرا وزن کرد. سرعت الکترون هـــــا در سیم تقریباً (km/sec ۲۸۰۰۰۰) کیلو متر در فی ثانیه میباشد.قطر الکترون به اندازه چهارصد میلیارد دفعه کوچکترازیک ملی متر از طرف دانشمندان تخمین شده است. واضح است که با پیشرفته ترین ذره بین ها هم نمیتوان الکترون ها را دید.هسته اتوم به طورعموم از دو ذره عمده بنام پروتون ونیوترون تشکیل شده است. هر چه تعداد ذرات کوچک هسته بیشتر باشد اتوم سنگین تراست، سبکترین اتوم یعنی اتوم هایدروجن است که  تنها یک پروتون دارد و یک الکترون که  در مداری به دورخود میچرخد. هر یک از انواع اتوم ها را میتوان به کمک تعداد ذره ها یشان از یکدیگر تشخیص داد. جسمی را که فقط از یک ماده اساسی ساخته شده باشد بنام عنصر مینامند.دانشمندان دریافته اند که الکترون ها همواره چارچ الکتریکی منفی دارند ، وپروتون ها همواره چارچ  الکتریکی  مثبت. اما نیوترون ها بر خلاف هر دو ذره یاد شده چارچ الکتریکی ندارند وبه این  دلیل از نظر الکتریکی خنثی به شمار میروند.معمولاً هر اتوم دقیقاً به تعداد پروتون هایش، الکترون دارد از اینرو چارچ های الکتریکی مثبت و منفی هر اتوم  مساوی است. در چنین صورتی چارچ های الکتریکی مثبت و منفی یکدیگر را خنثی میکنند. به این  دلیل اتمی که دارای تعداد مساوی پروتون و الکترون باشند از نظر چارچ الکتریکی خنثی است. رفتار چنین اتومی در واکنش ها اینطور است که گویی نه چارچ الکتریکی مثبت دارند و نه چارچ الکتریکی منفی. برخی از عناصر، در اثر عواملی از قبیل فشارمالش یا گرما به سادگی از آخرین مدار خود یک یا چند الکترون از دست میدهند. هر گاه اتومی، الکترون از دست بدهد چارچ مثبت آن نسبت به چارچ منفی زیادتر میشود، چون تعداد پروتون های آن بیشتر از تعداد الکترون هایش است. در این حالت میگویند، اتوم چارچ مثبت دارد. برعکس عناصری هستند که الکترون جذب میکنند، هرگاه این اتفاق بیفتد چارچ الکتریکی منفی اتوم نسبت به چارچ الکتریکی مثبت آن بیشتر میشود در این حالت میگویند اتوم چارچ الکتریکی منفی دارد.حتماً دیده اید که هنگام شانه زدن موها جذب شانه میشوند یا هنگامیکه پیراهن نایلونی یا جاکت پشمی خود را به سرعت از تن در می آورید گاهی صدای جرقۀ زدن را به وضوح شنیده اید. بدن ما هنگام راه رفتن روی فرش که از مواد پلاستیکی ساخته شده است الکترون جذب میکند یعنی دارای چارچ الکتریکی شده در ین مواقع اگر دستگیر دروازه یا فلزاد را بگیریم اغلب تخلیه الکترونیکی صورت میگیرد و حتی جرقۀ مرئی ضعیف ولی بی خطر نیز ایجاد میشود، علت این پدیده ها اینست که هر جسمی به طور طبیعی از نظر چارچ الکتریکی خنثی است. اگر در این وضعیت اختلال پیش آید یعنی دارای چارچ منفی یا مثبت شود. فعل و انفعالاتی صورت میگیرد تا هر چه زودتر، دوباره بین چارچ منفی و مثبت تعادل ایجاد شود. الکتریک که در پدیده های یاد شده ایجاد میشود الکتریک ساکن (static) نامیده میشود.