Ο ηλεκτρισμός δεν είναι δημιούργημα του ανθρώπου. Ηλεκτρικά φαινόμενα υπάρχουν από τη στιγμή της δημιουργίας του σύμπαντος. Ο ηλεκτρισμός πήρε το όνομά του από το ήλεκτρον, την ελληνική ονομασία για το κεχριμπάρι. Στη χώρα μας το ηλεκτρικό ρεύμα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1889 για το φωτισμό του ιστορικού κέντρου της Αθήνας.
Ο ηλεκτρισμός είναι ένας «γενικός» όρος. Περιλαμβάνει τα «ηλεκτρικά φαινόμενα», δηλαδή ένα σύνολο από φυσικά φαινόμενα που σχετίζονται με την παρουσία και τη ροή ηλεκτρικού φορτίου. Ο ηλεκτρισμός συνδέεται με μια ευρεία ποικιλία από πολύ γνωστά φαινόμενα, όπως οι αστραπές, ο στατικός ηλεκτρισμός, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και το ηλεκτρικό ρεύμα.
Tα άτομα, αν και είναι τόσο μικρά, αποτελούνται από πιο μικρά σωματίδια, τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούν τον πυρήνα του ατόμου. Γύρω από τον πυρήνα κινούνται τα ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια είναι σωματίδια φορτισμένα και μάλιστα με αντίθετο φορτίο. Το φορτίο των πρωτονίων είναι θετικό, ενώ των ηλεκτρονίων αρνητικό. Τα νετρόνια είναι ουδέτερα.
Στατικός ηλεκτρισμός
Ο Στατικός Ηλεκτρισμός μπορεί να θεωρηθεί ως μια ανισοκατανομή ηλεκτρικού φορτίου. Η ανισοκατανομή αυτή συμβαίνει όταν σ’ ένα άτομο η μόριο προστίθεται η αφαιρείται ένα ηλεκτρόνιο. Σε κανονικές συνθήκες, το άτομο βρίσκεται σε ηλεκτρική ισορροπία κατά την οποία ο αριθμός των θετικών πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των αρνητικών ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου. Τα ηλεκτρόνια μετακινούνται εύκολα από ένα άτομο σ\’ ένα άλλο και μετατρέπουν σε θετικά ιόντα τα άτομα από τα οποία έφυγαν και σε αρνητικά ιόντα τα άτομα στα οποία μεταφέρθηκαν. Αυτή η μεταφορά αρνητικού φορτίου δημιουργεί το φαινόμενο του Στατικού Ηλεκτρισμού.
Τα υλικά γύρω μας είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, αφού το θετικό φορτίο των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσο με το αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων που κινούνται γύρω από αυτόν. Το θετικό φορτίο βρίσκεται στον πυρήνα και δεν μπορεί να μετακινηθεί από ένα σώμα σε ένα άλλο. Σε κάποια σώματα όμως μπορούν να αποσπαστούν με τριβή ηλεκτρόνια και να μεταφερθούν σε ένα άλλο σώμα. Το σώμα από το οποίο «έφυγαν» ηλεκτρόνια, φορτίζεται θετικά, αφού τα πρωτόνια είναι περισσότερα από τα ηλεκτρόνια, ενώ το σώμα στο οποίο «πήγαν» τα ηλεκτρόνια φορτίζεται αρνητικά. Καθώς τα αντίθετα φορτία έλκονται, τα δύο σώματα πλησιάζουν μεταξύ τους. Αν πάλι πλησιάσουμε δύο όμοια φορτισμένα σώματα, αυτά απωθούνται. Τα ηλεκτρόνια στις περιπτώσεις αυτές μετακινούνται με τριβή από ένα σώμα σε ένα άλλο, δεν μπορούν όμως να μετακινηθούν ελεύθερα μέσα στο σώμα στο οποίο βρίσκονται, δε «ρέουν» μέσα στο υλικό, αλλά είναι σταθερά, όπως λέμε αλλιώς, είναι στατικά στο υλικό. Τα ηλεκτρικά φαινόμενα που οφείλονται σε στατικά φορτία ονομάζονται φαινόμενα του στατικού ηλεκτρισμού.
Γύρω στα 1800 ο Ιταλός φυσικός Alessandro Volta κατασκεύασε την πρώτη μπαταρία, με την οποία μπορούσε να δημιουργήσει ηλεκτρικό ρεύμα μια εφαρμογή του ηλεκτρισμού για τα πειράματά του. Μέχρι τότε ήταν γνωστοί μόνο οι σπινθήρες. Μπαταρίες χρησιμοποιούμε και σήμερα για τη λειτουργία κάποιων συσκευών.
Κλειστό – Ανοιχτό ηλεκτρικό κύκλωμα
Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται κάθε διάταξη που αποτελείται από κλειστούς αγώγιμους «δρόμους», μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα.
Κλειστό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται το κύκλωμα του ηλεκτρικού ρεύματος στο οποίο τα ηλεκτρόνια ακολουθούν μια κλειστή διαδρομή.
Ανοικτό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται το κύκλωμα του ηλεκτρικού ρεύματος στο οποίο τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν μέσα σ’αυτόν.
Σύνδεση σε σειρά και παράλληλη σύνδεση
α) σύνδεση σε σειρά • Συνδέοντας το δεύτερο λαµπτήρα σε σειρά µε τον πρώτο, οι δυο λαµπτήρες διαρρέονται απ’ το ίδιο ρεύµα. • Αν ο ένας λαµπτήρας αποσυνδεθεί ή «καεί», τότε η ροή του ηλεκτρικού ρεύµατος διακόπτεται και σβήνει και ο άλλος λαµπτήρας. • Στη σύνδεση λαµπτήρων σε σειρά όσα περισσότερα λαµπάκια προσθέτω, τόσο η φωτεινότητα µειώνεται, καθώς και η ένταση του ρεύµατος µειώνεται !τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται δυσκολότερα.
β) παράλληλη σύνδεση • Στην παράλληλη σύνδεση οι επαφές κάθε λαµπτήρα συνδέονται απευθείας µε τους πόλους της πηγής. Έτσι το ρεύµα ρέει και στους δυο κλάδους του κυκλώµατος. • Αν ο ένας λαµπτήρας αποσυνδεθεί ή «καεί», τότε η ροή του ηλεκτρικού ρεύµατος διακόπτεται µόνο στον κλάδο αυτό, ενώ συνεχίζεται στον άλλο κλάδο. Έτσι ο άλλος λαµπτήρας συνεχίζει να ανάβει. • Στην παράλληλη σύνδεση δεν µεταβάλλεται η ένταση του ρεύµατος που διαρρέει κάθε λαµπτήρα, άρα η φωτεινότητα παραµένει σταθερή.
Αλέξανδρος Μπογδάνος
Αγωγοί – Μονωτές
Αγωγοί
Ονομάζονται τα υλικά που επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει μέσα από αυτά.
Αγωγοί είναι συνήθως τα μέταλλα όπως ο χαλκός, ο σίδηρος, ο χρυσός, κ.α. Υπάρχουν όμως και μη μεταλλικοί αγωγοί όπως π.χ. γραφίτης δηλαδή η μύτη από τα μολύβια σας (προσοχή δεν είναι όλα τα μολύβια καθαρός γραφίτης).
Μονωτές
Ονομάζονται τα υλικά που δεν αφήνουν το ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει μέσα από αυτά.
Μονωτές είναι το ξύλο, το χαρτί, το γυαλί κ.α.
Ημιαγωγοί
Ονομάζονται τα υλικά που ανάλογα με τις συνθήκες, άλλοτε επιτρέπουν και άλλοτε όχι στο ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει μέσα από αυτά.
Ημιαγωγοί είναι το πυρίτιο, το γερμάνιο με απειροελάχιστες προσμίξεις από άλλα υλικά όπως ίνδιο, γάλλιο, αρσενικό, φώσφορος κ.α., ώστε να αλλάξει ελαφρά η συμπεριφορά τους και οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες.
