فصل 9: الکتریسیته

• فصل 9: الکتریسیته

الکتریسیته چیست؟

• الکتریسیته ناشی از وجود بارهای الکتریکی است.
• دو نوع بار الکتریکی وجود دارد: مثبت و منفی.
• بارهای همنام همدیگر را دفع و بارهای ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند.

ساختار اتم و بار الکتریکی

• اتم از سه ذره اصلی تشکیل شده است: پروتون (بار مثبت)، نوترون (بدون بار) و الکترون (بار منفی).
• پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم قرار دارند، در حالی که الکترون‌ها به دور هسته در حال گردش هستند.
• اتم در حالت عادی از نظر الکتریکی خنثی است، یعنی تعداد پروتون‌ها و الکترون‌های آن برابر است.
• اگر اتم الکترون از دست بدهد، بار مثبت پیدا می‌کند (یون مثبت یا کاتیون).
• اگر اتم الکترون به دست آورد، بار منفی پیدا می‌کند (یون منفی یا آنیون).

جریان الکتریکی

• جریان الکتریکی، حرکت بارهای الکتریکی در یک مسیر مشخص است.
• جریان الکتریکی در فلزات ناشی از حرکت الکترون‌ها است.
• جهت جریان الکتریکی قراردادی، از قطب مثبت به قطب منفی منبع تغذیه است.
• واحد اندازه‌گیری جریان الکتریکی آمپر (A) است.

اختلاف پتانسیل الکتریکی (ولتاژ)

• اختلاف پتانسیل الکتریکی، نشان دهنده میزان انرژی لازم برای جابجایی یک بار الکتریکی بین دو نقطه است.
• واحد اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی ولت (V) است.
• ولتاژ، نیروی محرکه لازم برای ایجاد جریان الکتریکی در یک مدار است.

مقاومت الکتریکی

• مقاومت الکتریکی، خاصیتی از ماده است که در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت می‌کند.
• واحد اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی اهم (Ω) است.
• عواملی که بر مقاومت الکتریکی یک رسانا تأثیر می‌گذارند عبارتند از: طول، سطح مقطع، جنس و دما.

قانون اهم

• قانون اهم، رابطه بین ولتاژ (V)، جریان (I) و مقاومت (R) را بیان می‌کند: V = IR
• به عبارت دیگر، ولتاژ برابر است با حاصل ضرب جریان در مقاومت.

مدارهای الکتریکی

• مدار الکتریکی، مسیری بسته است که جریان الکتریکی می‌تواند در آن جریان یابد.
• مدارها می‌توانند به صورت سری یا موازی باشند.
• در مدار سری، اجزا به صورت متوالی به هم متصل شده‌اند و جریان الکتریکی از همه اجزا به یک اندازه عبور می‌کند.
• در مدار موازی، اجزا به صورت موازی به هم متصل شده‌اند و ولتاژ در همه اجزا یکسان است.

توان الکتریکی

• توان الکتریکی، میزان انرژی الکتریکی مصرف شده در واحد زمان است.
• واحد اندازه‌گیری توان الکتریکی وات (W) است.
• توان الکتریکی با استفاده از فرمول P = VI محاسبه می‌شود.
• به عبارت دیگر، توان برابر است با حاصل ضرب ولتاژ در جریان.

اثرات جریان الکتریکی

• جریان الکتریکی می‌تواند اثرات مختلفی داشته باشد، از جمله:
  • اثر گرمایی: عبور جریان از یک رسانا باعث گرم شدن آن می‌شود (مانند بخاری برقی).
  • اثر مغناطیسی: عبور جریان از یک سیم باعث ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف آن می‌شود (مانند آهنربای الکتریکی).
  • اثر شیمیایی: عبور جریان از یک محلول الکترولیت باعث انجام واکنش‌های شیمیایی می‌شود (مانند آبکاری).

ایمنی در الکتریسیته

• الکتریسیته می‌تواند خطرناک باشد و باید با احتیاط با آن برخورد کرد.

• نکاتی برای ایمنی در الکتریسیته:

  • از دست زدن به سیم‌های لخت خودداری کنید.
  • از پریزهای برق با روکش محافظ استفاده کنید.
  • از وسایل الکتریکی در محیط‌های مرطوب استفاده نکنید.
  • در صورت بروز هرگونه مشکل در سیم‌کشی برق، از یک متخصص کمک بگیرید.

• فصل 11: کانی‌ها

کانی چیست؟

• کانی‌ها مواد جامد، طبیعی، غیرآلی و متبلور با ترکیب شیمیایی مشخص هستند.
• کانی‌ها اجزای اصلی تشکیل دهنده سنگ‌ها هستند.

ویژگی‌های کانی‌ها

• رنگ: رنگ کانی ممکن است به دلیل وجود ناخالصی‌ها متفاوت باشد.
• سختی: مقاومت کانی در برابر خراشیده شدن. مقیاس موس برای تعیین سختی کانی‌ها استفاده می‌شود.
• جلا: نحوه بازتاب نور از سطح کانی.
• رَخ: نحوه شکستن کانی در امتداد سطوح صاف.
• اثر خط: رنگ پودر کانی هنگام کشیده شدن روی یک سطح سخت.
• وزن مخصوص: نسبت وزن کانی به حجم آن.

انواع کانی‌ها

• کانی‌های سیلیکاتی: مهم‌ترین گروه کانی‌ها که از ترکیب سیلیکون و اکسیژن تشکیل شده‌اند (مانند کوارتز، فلدسپات).
• کانی‌های کربناتی: حاوی کربنات هستند (مانند کلسیت).
• کانی‌های سولفیدی: حاوی گوگرد هستند (مانند پیریت).
• کانی‌های اکسیدی: حاوی اکسیژن هستند (مانند هماتیت).

کاربرد کانی‌ها

• کانی‌ها در صنایع مختلف کاربرد دارند:

  • مصالح ساختمانی (مانند سنگ آهک، گچ)
  • جواهرسازی (مانند الماس، زمرد)
  • تولید فلزات (مانند هماتیت، بوکسیت)
  • کودهای شیمیایی (مانند آپاتیت)

• فصل 12: سنگ‌ها

سنگ چیست؟

• سنگ‌ها مواد جامدی هستند که از یک یا چند کانی تشکیل شده‌اند.

انواع سنگ‌ها

• سنگ‌های آذرین: از سرد شدن و انجماد مواد مذاب (ماگما یا گدازه) تشکیل می‌شوند.
  • سنگ‌های آذرین درونی: به آرامی در داخل زمین سرد می‌شوند و دارای بلورهای درشت هستند (مانند گرانیت).
  • سنگ‌های آذرین بیرونی: به سرعت روی سطح زمین سرد می‌شوند و دارای بلورهای ریز یا شیشه‌ای هستند (مانند بازالت).
• سنگ‌های رسوبی: از رسوب مواد حاصل از فرسایش و تجزیه سنگ‌های دیگر تشکیل می‌شوند.
  • سنگ‌های رسوبی آواری: از قطعات خرد شده سنگ‌ها و کانی‌ها تشکیل شده‌اند (مانند ماسه‌سنگ، کنگلومرا).
  • سنگ‌های رسوبی شیمیایی: از رسوب مواد شیمیایی محلول در آب تشکیل شده‌اند (مانند سنگ آهک، نمک).
  • سنگ‌های رسوبی زیستی: از بقایای موجودات زنده تشکیل شده‌اند (مانند ذغال سنگ، سنگ آهک مرجانی).
• سنگ‌های دگرگونی: از تغییر شکل سنگ‌های آذرین، رسوبی یا دگرگونی دیگر تحت فشار و حرارت زیاد تشکیل می‌شوند.
  • سنگ‌های دگرگونی ورقه‌ای: دارای ساختار لایه‌ای یا ورقه‌ای هستند (مانند شیست، گنیس).
  • سنگ‌های دگرگونی غیرورقه‌ای: دارای ساختار دانه‌ای یا بلوری هستند (مانند مرمر، کوارتزیت).

چرخه سنگ

• چرخه سنگ، فرآیندی است که طی آن سنگ‌ها به طور مداوم از یک نوع به نوع دیگر تبدیل می‌شوند.
• این چرخه شامل فرآیندهای مختلفی مانند ذوب، انجماد، فرسایش، رسوب‌گذاری، دگرگونی و بالا آمدن است.

کاربرد سنگ‌ها

• سنگ‌ها در صنایع مختلف کاربرد دارند:
  • مصالح ساختمانی (مانند گرانیت، مرمر)
  • راه‌سازی (مانند شن، ماسه)
  • تولید سیمان (مانند سنگ آهک)
  • مجسمه‌سازی و تزئینات (مانند مرمر، گرانیت)