چرا فلزها برق را رسانش می‌کنند؟
سیمِ برقِ پشتِ یخچال را نگاه کنید. داخلش رشته‌های براقِ مسی است و دورش روکشِ پلاستیکی. در دبستان دیدیم که مس رسانا و پلاستیک نارسانا است. اما فرقِ این دو ماده در درونشان چیست؟ چرا بار در یکی راه می‌رود و در دیگری نه؟
الکترون‌های آزاد
در بیشترِ مواد، الکترون‌ها به اتمِ خودشان بسته‌اند. اما در فلزها، هر اتم یکی دو الکترونِ بیرونی‌اش را رها می‌کند. این الکترون‌ها دیگر مالِ یک اتمِ خاص نیستند و میانِ همه‌ی اتم‌های فلز می‌گردند. به آن‌ها الکترون‌های آزاد می‌گوییم.
وقتی یک سرِ سیمِ فلزی را به باتری وصل می‌کنیم، همین الکترون‌های آزاد با هم به یک سو راه می‌افتند. پس بار در فلز به‌راحتی جابه‌جا می‌شود. در پلاستیک، شیشه، لاستیک و چوبِ خشک الکترونِ آزاد تقریباً نیست؛ الکترون‌ها سرِ جایشان می‌لرزند اما راه نمی‌افتند.
رساناهایی که فلز نیستند
همه‌ی رساناها فلز نیستند. مغزِ مداد، که از گرافیت است، برق را رسانش می‌کند. آبِ نمک هم رساناست، چون نمک در آب به ذره‌های باردار تبدیل می‌شود که می‌توانند حرکت کنند. بدنِ ما هم، که پر از آبِ نمک‌دار است، رساناست. برای همین برقِ شهری برای انسان خطرناک است.
یک آزمایشِ ساده رسانا را از نارسانا جدا می‌کند: یک مدارِ باتری و لامپ بسازید و جایی از آن را باز بگذارید. هر چیزی را که در این فاصله بگذارید و لامپ روشن شود، رساناست.
رسانا و بارِ ساکن
فرقِ رسانا و نارسانا را در بارِ ساکن هم می‌بینیم. اگر میله‌ی پلاستیکیِ باردار را در دست بگیرید، بارش فقط همان‌جایی می‌ماند که مالش داده‌اید. اما میله‌ی فلزیِ باردار را که در دست بگیرید، بارش از راهِ بدنِ شما به زمین می‌رود و میله خنثی می‌شود. برای همین میله‌ی فلزی را با دستِ خالی نمی‌شود با مالش باردار کرد.
هشدار
آب و بدنِ ما رسانا هستند. هرگز با دستِ خیس به کلید و پریز و وسیله‌ی برقی دست نزنید و هیچ وسیله‌ی برقی را نزدیکِ وانِ حمام و ظرفشویی به کار نبرید.
در خانه امتحان کنید
با کمکِ یک بزرگ‌تر، یک باتریِ قلمی، یک لامپِ چراغ‌قوه و سه تکه سیم مدارِ بازی مثلِ تصویر بسازید. قاشقِ فلزی، پاک‌کن، کلید، تکه‌ای چوب و مغزِ مداد را یکی‌یکی امتحان کنید و در جدولی بنویسید کدام رساناست.
واژه‌های این درس
- الکترونِ آزاد - الکترونی که به اتمِ خاصی بسته نیست و در ماده می‌گردد.
- رسانای الکتریکی - ماده‌ای که بار در آن به‌راحتی جابه‌جا می‌شود.
- نارسانای الکتریکی - ماده‌ای که بار در آن جابه‌جا نمی‌شود.
ایده‌ی اصلی
فلزها الکترون‌های آزادِ فراوان دارند و برای همین رسانای خوبِ برق‌اند. گرافیت، آبِ نمک و بدنِ انسان هم رسانا هستند. در نارساناها، مثلِ پلاستیک و شیشه، الکترون‌ها سرِ جایشان می‌مانند.