تحقیق در مورد برق و گذری بر تاریخچه آن

برق یا الکتریسیته یک از پدیده‌های طبیعی موجود در جهان هستی است. شاید اولین جرقه‌های تحقیق در مورد برق و ماهیت آن با اولین برخورد بشر با این پدیده در طبیعت، یعنی دیدن رعد و برق اتفاق افتاده باشد. همچنین به احتمال زیاد انسان‌های اولیه هم با پدیده تخلیه الکتریسیته ساکن از بدن خود مواجه شده باشند.

این پدیده‌ها از دیرباز برای انسان‌ها جالب بوده و تلاش کرده اند که آن ها را مورد بررسی قرار دهند. همانطور که می‌دانیم علوم مختلف و به ویژه علوم مهندسی تاریخچه جذابی دارند. در مقاله‌ای با موضوع تاریخچه مهندسی در رابطه با مهندسی و تاریخچه آن صحبت کرده‌ایم.

در این مقاله می‌خواهیم تحقیق در مورد برق را بصورت ساده پیش ببریم و ببینیم این پدیده جذاب و مهم در طول تاریخ چه مسیری را طی نموده است.

به عنوان موضوع تکمیلی تحقیق در مورد برق، مقاله الکتریسیته چیست به زبان ساده را هم مطالعه بفرمایید.

الکتریسیته در دوران باستان

مشاهده رعد و برق و یا تجربه تخلیه الکتریسیته ساکن می‌تواند اولین برخوردهای انسان با این پدیده باشد. اما کسانی که در نواحی ساحلی زندگی می‌کردند با نوع دیگری از این پدیده آشنا بودند. ماهیانی که قابلیت ایجاد شوک در بدن افراد و سایر موجودات را داشتند. البته در آن زمان ها نیز متوجه شدند که این شوک الکتریکی در تمامی مواد و اجسام موثر نیست و شاید به نوعی با مفهوم رسانا و نارسانایی الکتریکی اجسام آشنایی ابتدایی پیدا کرده بودند.

آیا می‌توانیم ادعا کنیم این پدیده‌ها اولین جرقه‌ها برای ترغیب بشریت به شناخت و تحقیق در مورد برق می‌باشند؟!

کهربا

در تمدن‌هایی که در کنار مدیترانه به وجود آمده بودند، مردم دریافته بودند که اجسامی با مالش به مو، می‌توانند اجسام سبک را جذب کنند. کهربا از جمله این اجسام بود. همانطور که از نام آن پیداست، اشاره به جسمی دارد که کاه را می‌رباید (جذب می کند). کهربا در واقع فسیل صمغ درختان بود که بعضا در میان آن حشرات نیز گیر می‌افتاند. کهربا را در گذشته به خاطر جلوه زیبای آن، در ساخت وسایل تزیینی و جواهرات مورد استفاده قرار می‌دادند.

تالس یا ایرانیان؟!

می‌توان گفت اولین مواجه‌های علمی با پدیده الکتریسیته مربوط به بررسی الکتریسیته ساکن است. تالس که او را حتی به عنوان نخستین چهره علمی یاد می‌کنند، به عنوان نخستین کسی می‌شناسند که تحقیق در مورد برق یا همان الکتریسیته را صورت داده است. او نیز کهربا را مورد بررسی قرار داده بود و متوجه شده بود که مالش آن، باعث ایجاد خاصیت جاذبه یا همان خاصیت مغناطیسی در آن می‌شود.

فرضیه دیگری وجود دارد که کشف نحوه استفاده از الکتریسیته را مربوط به ایران و بین النهرین می‌داند. این فرضیه بر این باور است که در زمان اشکانیان وسیله‌ای به نام “باتری بغدادی” مورد استفاده قرار می‌گرفته است. این وسیله از یک کوزه سفالی تخم‌مرغی شکل و یک استوانه مسی و یک میله آهنی ساخته می‌شد. ظاهرا از این وسیله در آبکاری فلزات استفاده می‌کرده‌اند.

فصلی نو برای الکتریسیته و تحقیق در مورد برق

در سال 1600 میلادی، ویلیام گیلبرت، دانشمند انگلیسی در رابطه با الکتریسیته تحقیقات گسترده‌ای انجام داد. او خاصیت جذب اجسام کوچک پس از مالش کهربا را electricus نامید و توماس براون با برداشت از نام گذاری ویلیام گیلبرت، واژه‌های الکتریسیته و الکتریکی برای اولین بار در کتابش به کار برد.

در قرن‌های بعد، تلاش های متنوع و گسترده ای برای تحقیق در مورد برق و در زمینه بررسی الکتریسیته صورت گرفت. از جمله در قرن هجدهم می‌توان به بنجامین فرانکلین اشاره کرد که با فروش دارایی‌های خود در این زمینه تحقیق می‌کرد. لوییجی گالوانی نیز کشف نمود که اگر جرقه یا شوک الکتریکی به ماهیچه قورباغه‌ی مرده داده شود، ماهیچه جمع می‌شود و درواقع به طور اتفاقی بیوالکتریسیته را کشف نمود.

ساخت باتری توسط الساندرو ولتا، که با استفاده از روی هم قرار دادن لایه‌های روی و مس ساخته می‌شد، یکی دیگر از اکتشافات مهم آن دوران به شمار می‌رود.

کشف الکترومغناطیس و انقلاب در الکتریسیته

هانس کریستین اورستد و آندره ماری آمپر، از پیشگامان کشف پدیده الکترومغناطیس هستند. کشف این پدیده، مسیر و نحوه تحقیق در مورد برق را تحت تاثیر شگرف قرار داد. الکترومغناطیس پدیده‌ای است که امروزه نیز مورد توجه ویژه بسیاری از علوم مهندسی است.

اورستد متوجه شد جهت قطب‌نمای مغناظیسی در حضور جریان الکتریکی تغییر می‌یابد که نشان از تاثیر الکتریسیته بر مغناطیس می‌داد و آمپر نیز سیم پیچ استوانه‌ای را اختراع کرد. مایکل فارادی نیز تاثیر شگرفی در این مسیر ایجاد نمود.

فارادی تحقیقات خود را ادامه داد و آزمایشی طراحی کرد که در آن یک سیم آویزان در معرض میدان مغناطیسی قرار داد و متوجه شد که در یک مدار دوار خواهد چرخید. فارادی با تلاش‌های خود توانست با تغییر میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی را در سیم قرار گرفته در میدان مغناطیسی تولید کند و آن را قانون القای الکترومغناطیسی نامید.

موضوعات و کاربرد الکترومغناطیس اکنون توسط دانشمندان علم فیزیک همواره مورد تحقیق قرار می‌گیرد و علوم مهندسی مختلف سعی می‌کنند از این پدیده خارق العاده برای مقاصد خود استفاده کنند.

کشف نیمه رساناها و جهش های بزرگ

در قرن نوزدهم تلاش های بسیار زیادی در رابطه با الکتریسیته و تحقیق در مورد برق صورت گرفت و پیشرفت‌های شگرفی حاصل شد. از جمله می‌توان به تلاش‌های توماس ادیسون، الکساندر گراهام بل، نیکولا تسلا، ارنست فون زیمنس، ویلیام تامسون و جورج وستینگهاوس اشاره کرد.

اما شاید بزرگترین تغییر در این قرن، کشف نیمه رساناها بود. می‌دانیم که اجسامی که رسانای الکتریکی هستند، جریان الکتریکی به راحتی از آن‌ها عبور می‌کند و نارساناها اجازه عبور جریان الکتریکی را نمی‌دهند. اما نیمه رساناها قابلیت کنترل این ویژگی را می‌دادند و این قابلیت کنترل مهم‌ترین مشخصه این مواد است. سیلیسیم و ژرمانیم از مهم‌ترین و پرکاربردترین نیمه‌هادی‌ها هستند.

با کشف و استفاده از نیمه‌هادی‌ها، تحقیق در مورد برق سمت سوی دیگری به خود گرفت. این بار خبر از تغییری شگرف و بزرگ بود که آینده را تحت تاثیر قرار داد و آن چیزی نبود جز علم الکترونیک که بعد از کشف خاصیت این مواد توانست زندگی بشر را چار دگرگونی عظیمی کند.

لامپ‌های خلاء که تا قبل از کشف نیمه رساناها مورد استفاده قرار می‌گرفتند، رفته رفته جای خود را به تجهیزات ساخته شده با نیمه رساناها دادند. دیود، ترانزیستور و مدارهای مجتمع شکل جدیدی از استفاده از الکتریسیته را فراهم کردند. بارزترین مثال از نتیجه استفاده از این مواد، ساخت رایانه‌ها است.

تلاش برای نیمه‌رساناهای سریع‌تر

مثل تمامی شاخه‌های تحقیق در مورد برق، همواره تلاش برای بهبود عملکرد تجهیزات و اکتشافات بشر در جریان است؛ اخیرا دانشمندان توانسته‌اند نیمه‌رسانایی کشف کنند که بسیار سریع‌تر از سیلیکون باشد. این ماده ترکیبی از 3 عنصر است: رنیوم، سلنیوم و کلر. نام علمی که برای این ماده در نظر گرفته‌اند Re₆Se₈Cl₂ است. با در کنار هم قرارگرفتن چند اتم، یک ابر اتم را خواهیم داشت که سرعت بیشتری را خواهد داشت.

اما موضوعات اقتصادی و کمیابی برخی عناصر شاید اجازه عرضه شدن این نیمه‌رسانا را خواهد گرفت و کماکان شاهد سلطه سیلیکون بر بازار نیمه‌رساناها باشیم.

جمع بندی

طبعا تحقیق در مورد برق و تاریخچه برق به این چند سطر محدود نمی‌شود و تلاش‌های فراوانی توسط افراد مختلف صورت پذیرفته تا بشریت به دانش امروزه در رابطه با برق دست پیدا کند. در این مقاله تلاش شد که تحقیق در مورد برق و تاریخچه آن به صورت فشرده خدمت شما ارائه شود و گریزی به مسیر حرکت و توسعه استفاده از این پدیده زده شود.