الکتریسیته در اطراف ما بسیار تأثیرگذار است. گاهی تأثیرات آن بسیار واضح و مشخص است و حضور آن را برای ما مهم جلوه می‌دهد و گاهی در رویدادهای کوچک مؤثر است و خیلی از ما به آن توجهی نمی‌کنیم و به سادگی از آن چشم پوشی می‌کنیم. در این شبیه ساز آزمایشی را بر مبنای تأثیر الکتریسیته و بارهای الکتریکی بر جریان آب ارائه می‌دهیم تا با یکی از تأثیرات الکتریسته در محیط اطراف خود آشنا شوید.
بار الکتریکی یکی از خواص ماده است که به دو صورت مثبت و منفی در اجسام وجود دارد: اگر دو جسمی که برهم کنش دارند دارای بار مشابهی باشند، نیروی بین آن ها دافعه است و در صورتی که بار آن ها مخالف هم باشد، این نیرو جاذبه خواهد بود. ویژگی جالب این نیرو این است که برای ایجاد شتاب نیازی به تماس فیزیکی بین دو جسم ندارد.
مولکول آب حاوی یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن است، که بنابر ساختارشان اتم های هیدروژن بار مثبت مولکول آب را تشکیل می دهند و اتم اکسیژن بار منفی آن را می سازد.
مولکول کربن دی اکسید حاوی یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن است که دارای ساختاری خطی و بدون بار است.
حال اگر میله ای را باردار کنیم:
- میله ای با بار منفی: برای اینکار می توان یک میله ی پلاستیکی را به پارچه ای پشمی یا موهای سر خود بمالیم تا دارای بار الکتریکی منفی شود وقتی که میله دارای بار منفی شد با نزدیک کردن آن به باریکه از کربن دی اکسید هیچ انحرافی را مشاهده نمی کنیم که دلیل آن فاقد بار بودن مولکول های آن است ولی اگر آن را به باریکه ای از مولکول آب نزدیک کنیم به دلیل اینکه اتم های هیدروژن دارای بار مثبت اند دو بار ناهمنام همدیگر را جذب می کنند پس در جریان آب انحرافی به سمت میله مشاهده می شود.
- میله ای با بار مثبت: اگر میله ای شیشه ای را به پارچه ای پشمی بمالیم، میله دارای بار مثبت می شود حال اگر این میله را به باریکه ای از جریان مولکول های کربن دی اکسید نزدیک کنیم هیچ تغییر در مسیر آن و انحرافی را مشاهده نخواهیم کرد ولی اگر این میله با بار مثبت را به باریکه ای از مولکول های آب نزدیک کنیم به دلیل اینکه اتم اکسیژن دارای بار منفی است ربایش بارهای ناهمنام اتفاق می افتد و در مسیر آب شاهد خمش و انحراف خواهیم بود.
بیشتر بدانید
مولکول های قطبی و ناقطبی
مولکول‌ها را می‌توان در دو دسته بزرگ مولکول‌های قطبی و ناقطبی تقسیم کرد. قطبیت مولکول توزیع بار الکتریکی اطراف مولکول را مشخص می‌کند. مولکول‌های ناقطبی زمانی شکل می‌گیرند که یا الکترون‌ها به طور مساوی بین اتم‌ها در یک مولکول توزیع شده باشند یا اینکه مولکولی متقارن داشته باشیم به شکلی که گشتاورهای دوقطبی یکدیگر را خنثی کنند. دی اکسید کربن ، متان و بنزن مثال‌هایی از مولکول ناقطبی هستند.
این درحالی است که در مولکول قطبی، این تقسیم بار به شکل مساوی انجام نمی‌گیرد. به بیان دیگر، یک مولکول قطبی دارای بار جزئی مثبت و منفی است. مولکول قطبی به طور معمول شکلی نامتقاران دارد و شامل جفت‌الکترون ناپیوندی است یا اینکه اتم مرکزی به اتم‌هایی با مقادیر الکترونگاتیوی مختلف، پیوند دارد. آب، آمونیاک و اتانول نمونه‌هایی از مولکول های قطبی هستند.
مقایسه بین دی‌اکسید کربن و آب:
دی‌اکسید کربن، شکلی خطی دارد. در این مولکول، اتم‌های اکسیژن الکترونگاتیوی بیشتری نسبت به اتم‌های کربن دارند و در نتیجه جهت آن‌ها از اتم کربن به طرف اتم‌های اکسیژن خواهد بود. از آن‌جایی که این دوقطبی‌ها قدرت یکسانی دارند و جهت‌گیری آن‌ها نیز برخلاف یکدیگر است، همدیگر را خنثی می‌کنند و قطبیت مولکول دی‌اکسید کربن برابر با صفر می‌شود. اما مولکول آب، مولکولی خمیده است زیرا دو جفت الکترون ناپیوندی بر روی اتم اکسیژن مرکزی قرار دارد. جهت دوقطبی نیز از اتم هیدروژن به طرف اتم اکسیژن است. به دلیل شکل مولکول، گشتاورهای دوقطبی یکدیگر را خنثی نمی‌کنند و در نتیجه، مولکول آب، مولکول قطبی به شمار می‌آید.
نحوه کار با شبیه ساز
پس از فعال سازی شبیه ساز و انتخاب تمام صفحه وارد شبیه ساز شوید. با انتخاب گزینه های بدون بار، بار مثبت(+) و بار منفی(-) می توانید بار میله را انتخاب کنید و تاثیر آن را بر روی جریان باریکه آب و کربن دی اکسید را بررسی کنید.
سوال
اگر بادکنک را با مالش به پارچه ی پشمی باردار کنیم ، چه باری پیدا می کند؟(مثبت یا منفی)
حال اگر در نزدیکی باریکه ای از شیر آب قرار دهیم چه اتفاقی می افتد؟
- مشاهده جذب بارهای ناهمنام
- بررسی دلیل انحراف باریکه ی آب در برابر میله باردار
- بررسی عدم انحراف باریکه ای از جریان کربن دی اکسید در مقابل میله باردار
- آشنایی با مولکول قطبی و ناقطبی
