تعریف جریان الکتریکی

جریان الکتریکی فرآیند حرکت بارها در جسم است. وقتی که بین قسمتهای آن جسم اختلاف پتاسیل وجود دارد. یعنی از حرکت حاملین بار جریان الکتریکی تشکیل می‌شود. البته منشأ حاملین بار که سازندگان جریانند، می‌تواند به کلی متفاوت باشد.

حاملین بار و منشأ جریان الکتریکی

در اغلب موارد وقتی که حاملین بار از اجسام متفاوت می‌گذرد، جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. که حاملین بار عبارتند از:

یونها

یعنی مولکولها یا اتمهایی که بطور مثبت یا منفی باردار شده‌اند. در این حالت گفته می‌شود جسم رسانندگی یونی دارد. یا به عبارتی ساز و کار رسانش یونی است.

الکترونهای آزاد

این الکترونها یا در شبکه بلورین فلزات حضور دارند. و یا در سیستمهای یونیزه که در کنار حاملین بار یونی حضور دارند. مانند الکترولیتها (پیل شیمیایی) در این مورد رسانندگی الکترونی داریم (رسانش الکترونی).

یونها و الکترونهای آزاد

در برخی موارد حاملین بار هم یونها هستند و هم الکترونهای آزاد ، در چنین حالتی در مجموعه ، رسانندگی ترکیبی یونی و الکترونی وجود دارد. که حاملین بطور همزمان در امر رسانندگی نقش دارند.

حفره‌ها

در نیم رساناها الکترونی که کنده می‌شود، جایش خالی می‌ماند که در نقش بار مثبت عمل می‌کند. و همانند رسانندگی یونی ، به عنوان حامل بار عمل می‌کند که به چنین رسانندگی ، رسانندگی حفره‌ای گویند. در همه موارد رسانندگی اعم از یونی ، الکترونی و حفره‌ای ، جابجایی ذرات باردار الکتریکی بطور مستقیم مشاهده نمی‌شود. ولی جریان الکتریکی پدیده‌های گوناگونی را باعث می‌شود، که با بارهای ثابت روی نمی‌دهند. وجود جریان را همیشه می‌توان با این پدیده‌ها و اثرهای همراه آشکار کرد.

پدیده‌های بارز جریان الکتریکی

• اگر یک لامپ رشته‌ای را به یک باتری وصل نماییم، پدیده‌های زیر مشاهده می‌شوند:
  
  رشته لامپ بر افروخته می‌شود و شروع به تابش می‌کند. این به آن معناست که جریان ، رسانایی را که از آن می‌گذرد، گرم می‌کند. یعنی جریان الکتریکی اثر گرمایی یا حرارتی ایجاد می‌کند. باید توجه داشت که نه فقط رشته لامپ بلکه تمام رساناهای دیگر نیز گرم می‌شوند. ولی گرمای آنها کمتر محسوس است. از این قابلیت جهت تولید اتو ، سماور برقی ، انواع چراغهای هیتر و سایر وسایلی که در آنها از مکانیزم تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی استفاده شده باشد، استفاده می‌شود.
  
  
• یک مدار ساده‌ای بسته و یک کلید کنترل به آن اضافه می‌کنیم و یک عقربه مغناطیسی را در داخل مدار بدون اتصال به مدار می‌گذاریم. پدیده زیر مشاهده می‌شود:
  
  تا وقتی که کلید بسته است عقربه مغناطیسی از محل اولیه‌اش منحرف می‌شود و وضعیت جدیدی به خود می‌گیرد . یعنی جریان الکتریکی اثر مغناطیسی ایجاد می‌کند. ایجاد جریان در سیم پیچها به توسط جریان متغیر و تولید جریان الکتریکی القایی از نتایج این اثر می‌باشد.
  
  از این قابلیت کابردهای وسیعی شده است از آن جمله: آهنربای الکتریکی ، ترانسفورماتورها ، بلندگوها و سایر وسایلی که در آنها میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی باهم حضور پیدا می‌کنند.
  
  
• تجزیه مولکول آب بوسیله جریان الکتریکی (عمل الکترولیز آب) که آنرا به اتمهای تشکیل دهنده‌اش هیدرون و اکسیژن تجزیه می‌کند، نشان می‌دهد که:
  
  جریان الکتریکی اثر شیمیایی ایجاد نمی‌کند، آزمایش نشان می‌دهد که اثر شیمیایی جریان در تمام رساناها دیده نمی‌شود. از طرفی در محلولهای اسید سولفوریک ، نمک معمولی ، شوره و بسیاری از اجسام دیگر ، جریان الکتریکی باعث تجزیه جسم به اجزایش می‌شود . از اینرو رساناهای الکتریکی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
  
  
  • نوع اول رساناهایی هستند که در آنها جریان الکتریکی باعث اثر شیمیایی نمی‌شود (مانند فلزات و ذغال).
    
    
  • نوع دوم رساناهایی هستند که با جریان الکتریکی به اجزای تشکیل دهنده تجزیه می‌شوند. الکترولیت اصطلاح دیگر رساناهای نوع دوم است. و پدیده تجزیه جسم بوسیله جریان الکترولیز نامیده می‌شود.

اثرهای ویژه جریان الکتریکی

رسانایی که جریان از آن عبور می‌کند بسته به خواصش ممکن است به میزان کمتر یا بیشتری گرم شود. مثلا رشته لامپ به شدت گرم می‌شود (بالای 1500 درجه سانتیگراد). در حالی که سایر سیمها در همان مدار به مقدار ناچیزی گرم می‌شوند. بعضی فلزات نظیر سرب می‌توانند به حالتی تغییر شکل دهند که در آن حالت عملا" با عبور جریان گرم نمی‌شوند. پس اثر گرمایی جریان الکتریکی به خواص رسانا بستگی دارد. از طرفی دیگر اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در همه موارد مشاهده می شود و به خواص رسانا بستگی ندارد.

عقربه مغناطیسی که موازی رسانای حامل جریان قرار گرفته باشد همیشه بدون توجه به خواص رسانا منحرف می‌شود. کاربرد این پدیده در ساخت لامپ جیوه است که در پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. البته با قرار دادن لامپ جیوه در لوله شیشه‌ای ناظران را از اثر زیانبار تابش فرابنفش دور می‌کنند. بنابراین اثر مغناطیسی جریان الکتریکی را باید شاخصترین اثر جریان در نظر گرفت. در این موارد فارادی نوشته است که: "اثر دیگری وجود ندارد که شاخصتر از اثر مغناطیسی جریان الکتریکی باشد."

مباحث مرتبط با عنوان

• آهنربای الکتریکی
• اثر شیمیایی جریان الکتریکی
• اثر گرمایی جریان الکتریکی
• اثر مغناطیسی جریان الکتریکی
• اجسام نیم رسانا
• الکترون
• الکترولیز
• انرژی الکتریکی
• بلندگو
• پیل شیمیایی
• ترانسفورماتور
• جریان الکتریکی
• لامپ جیوه
• لامپ رشته‌ای
• مدار الکتریکی
• یون