برق چیست و برق چگونه تولید و استفاده می‌شود
برخی اختراعات تغییر بزرگی در تمدن انسانی ایجاد کرده‌اند. اولین اختراع چرخ بود، دومین اختراع برق بود، سومین اختراع مخابرات بود و چهارمین اختراع کامپیوتر بود. در اینجا به مقدمه‌ای از برق خواهیم پرداخت. هر ماده در این کیهان از تعداد زیادی اتم تشکیل شده است و هر اتم دارای تعداد برابر الکترون‌های منفی و پروتون‌های مثبت است.
بنابراین می‌توان گفت که هر ماده خنثی تعداد برابری از الکترون‌ها و پروتون‌ها دارد. پروتون‌ها نامتحرک هستند و به هسته اتم‌ها متصل هستند. الکترون‌ها نیز به اتم‌ها متصل هستند و در سطوح مختلف حول هسته چرخ می‌زنند. اما بعضی از الکترون‌ها می‌توانند به دلیل تأثیرات خارجی آزاد یا از مدار خود خارج شوند. این الکترون‌های آزاد و نیمه‌آزاد باعث برق می‌شوند.
در حالت خنثی، تعداد الکترون‌ها و پروتون‌ها در هر قطعه ماده یکسان است. اما اگر به چگونه‌ای تعداد الکترون‌ها در یک ماده بیش از تعداد پروتون‌ها شود، ماده منفی شارژ می‌شود چون شارژ خالص هر الکترون منفی است. اگر تعداد الکترون‌ها در یک ماده کمتر از تعداد پروتون‌ها شود، ماده مثبت شارژ می‌شود.
تراکم الکترون‌های آزاد همیشه تلاش می‌کند که یکنواخت باشد. این تنها دلیل برق است. بیایید با جزئیات بیشتری توضیح دهیم. اگر دو بدنه رسانا با شارژهای متفاوت در تماس باشند، الکترون‌ها از بدنه با تراکم بالاتر الکترون به بدنه با تراکم پایین‌تر الکترون حرکت می‌کنند تا تراکم الکترون‌ها در هر دو بدنه متعادل شود. این حرکت شارژ (به عنوان ذرات شارژ شده) برق است.
اصطلاحات مرتبط با برق
شارژ الکتریکی: مانند آنچه که قبلاً گفتیم، تعداد الکترون‌ها و تعداد پروتون‌ها در یک بدنه خنثی برابر است. مقدار شارژ منفی و مثبت در یک بدنه خنثی نیز برابر است چون شارژ الکتریکی یک الکترون و یک پروتون عددی برابر است اما قطبیت آن‌ها مخالف است. اما اگر به هر دلیلی تعادل تعداد الکترون‌ها و پروتون‌ها در یک بدنه توزیع شود، بدنه الکتریکی شارژ می‌شود. اگر تعداد الکترون‌ها بیشتر از پروتون‌ها باشد، بدنه منفی شارژ می‌شود و مقدار شارژ به تعداد الکترون‌های اضافی در بدنه بستگی دارد. به همین ترتیب می‌توانیم شارژ مثبت یک بدنه را توضیح دهیم. در اینجا تعداد الکترون‌ها کمتر از پروتون‌ها می‌شود. مثبت بودن بدنه به تفاوت بین پروتون‌ها و الکترون‌ها در بدنه بستگی دارد.
جریان الکتریکی: وقتی شارژ از یک نقطه به نقطه دیگر برای ایجاد توزیع یکنواخت شارژ جریان می‌یابد، سرعت جریان شارژ به جریان الکتریکی گفته می‌شود. این سرعت عمدتاً به تفاوت شرایط شارژ شده دو نقطه و شرایط مسیری که شارژ از آن می‌گذرد بستگی دارد. واحد جریان الکتریکی آمپر است که معادل کولوم در ثانیه است.
پتانسیل الکتریکی: سطح شرایط شارژ شده یک بدنه به پتانسیل الکتریکی معروف است. وقتی یک بدنه شارژ می‌شود، توانایی انجام کار به دست می‌آورد. پتانسیل الکتریکی اندازه‌گیری توانایی یک بدنه شارژ شده برای انجام کار است. جریان الکتریکی که از طریق یک رسانا می‌گذرد مستقیماً به تفاوت پتانسیل الکتریکی بین دو سر رسانا بستگی دارد. می‌توان پتانسیل الکتریکی را به تفاوت سطح آب در دو مخزن آب متصل شده با یک لوله تصور کرد. سرعت آب که از مخزن با سطح بالاتر به مخزن با سطح پایین‌تر می‌گذرد به تفاوت سطح یا فشار آب در مخازن بستگی دارد و نه به مقدار آب ذخیره شده در مخازن. به همین ترتیب، جریان الکتریکی بین دو بدنه به تفاوت پتانسیل بین دو بدنه بستگی دارد و نه به مقدار شارژ ذخیره شده در بدنه‌ها.
میدان الکتریکی: همیشه نیرویی بین دو بدنه شارژ شده نزدیک به هم وجود دارد. این نیرو می‌تواند جذاب یا دافع باشد بسته به نوع شارژ دو بدنه. وقتی یک بدنه شارژ شده به ناحیه نزدیک دیگری از بدنه شارژ شده می‌رسد، این نیرو عملی تجربه می‌شود. فضا که دور یک بدنه شارژ شده قرار دارد و یک بدنه شارژ شده دیگر می‌تواند در آن نیرو را تجربه کند به میدان الکتریکی بدنه قبلی گفته می‌شود.
این چهار اصطلاح اصلی بیان شده بالا پارامترهای اصلی برق هستند.
سه روش اساسی برای تولید برق وجود دارد.
فرآیند الکترومکانیکی: وقتی یک رسانا در یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند و رسانا خطوط میدان مغناطیسی را قطع می‌کند، برق در رسانا تولید می‌شود. بر اساس این اصل، تمام ژنراتورهای الکتریکی مانند ژنراتورهای DC، ژنراتورهای AC و همه انواع دیناموهای کار می‌کنند.
فرآیند الکتروشیمیایی: در تمام نوع باتری برق به دلیل واکنش‌های شیمیایی تولید می‌شود. در اینجا انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
تولید الکتریکی حالت جامد: این جدیدترین روش تولید برق است. در اینجا الکترون‌های آزاد و سوراخ‌ها در یک پی‌ان جانکشن تولید می‌شوند و توزیع حامل‌های شارژ در طول پی‌ان جانکشن وقتی که جانکشن در نور قرار می‌گیرد، نامتوازن می‌شود. این ال
