الموصلات والعوازل

الكهرباء. مفيدة لأشياء كثيرة. تنتقل الكهرباء غبر كابلِِ موَصل بسلسلة مصابيح فتضيئ. لا تقلق فيليب. لن تؤذيك الكهرباء حتى لو لمست الكابل. نعم، الكهرباء خطيرة، لكنك تلمس البلاستيك الخارجي للكابل فقط. البلاستيك الخارجي للكابل فقط. الأسلاك النحاسية داخل الكابل، وتتدفق خلالها الشحنة الكهربائية. الشحنات الكهربائية تحب النحاس، لأنها تتحرك عبره بسهولة، فالنحاس يوصل الكهرباء. إنه موصل. البلاستيك مختلف لكن البلاستيك لا يسمح بمرور الكهرباء عبره. إنه يعزلها عنك، لذا لن تصعقك الكهرباء. البلاستيك عازل للكهرباء ما الذي يجعل النحاس موصلا، والبلاستيك عازلا؟ لنعرف معا. الكهرباء عبارة عن شحنات كهربائية وقد تكون هذه الشحنات موجبة أو سالبة. الجسيمات المشحونة تريد أن تكون في حالة توازن، وهي تساوي الشحنات الموجبة والسالبة بنفس العدد. وعندما يختل هذا التوازن، تسعى الجسيمات لتحقيق تساوِ الشحنات. التجاذب بين الشحنات السالبة والموجبة هو قوة كهروستاتيكية تحدث التجاذب. الإلكترون جسيم شحنته سالبة. وعندما نتحدث عن الكهرباء، فالإلكترون هو أكثر جسيم نتعامل معه. على اليسار شحنة سالبة، أي أن بها فائض من الإلكترونات، وفي اليمين شحنة موجبة - أي أن بها نقص في الإلكترونات ، وفائض في البروتونات. تنجذب البروتونات للإلكترونات، لكنها ترتبط بالذرة بقوة ولا تستطيع الحركة. والإلكترونات أيضا تنجذب للبروتونات، والإلكترونات لا ترتبط بذراتها بقوة ويمكنها التحرك. لكن يوجد فراغ بعيد بين الذرتين ولا تستطيع الإلكترونات القفز عبره، لذا فإننا نساعدهم بتوصيل سلك موصل من النحاس. النحاس به خاصية مميزة: ذرة النحاس بها تسعة وعشرين إلكترونا. ثمانية وعشرين منها ترتبط بالذرة بقوة، stuck firmly in the atom, والإلكترون المتبقي يمكنه التنقل بحرية. هذا الإلكترونُ الحر يمكنه القفز وتبديل الأماكن مع الإلكترونات الحرة في ذرات النحاس الأخرى عبر السلك. الإلكتروناتُ تتحركُ بحريةِِ في كل المواد الموصلة للكهرباء. وهذه كيفية عمل المواد الموصلة. لنستبدل السلك النحاسي بسلك بلاستيكي. معظم أنواع البلاستيك ليس لها أية إلكترونات حرة تقريبا، فذرات البلاستيك تمسك بكل الإلكترونات بقوة. لذا برغم رغبة الإلكترونات في الإنتقال، فلا تستطيع الإنتقال عبر البلاستيك، فهو مادة عازلة، وذلك لأن الإلكترونات في البلاستيك ليست حرةََ للتحرك. معظم المعادن موصلات لأن بها إلكترونات حرة، مثل الفضة والنحاس والذهب والألمنيوم والحديد. بينما البلاستيك والزجاج و السيراميك عوازل جيدة لأنها لا توصل الكهرباء وهكذا نستطيع لمس الكابل حتى عند وجود تيار كهربائي بداخله لا، لا تقطعه! نعم، سلسلة الأضواء طويلة، ولكن إذا قطعه بالمقص، سيصل المقص إلى النحاس بالداخل، والمقص مصنوع من المعدن الموصل وستصبح في حالة اتصال مع الكهرباء في الأسلاك النحاسية وأين سيذهب التيار وقتها؟ صحيح، سيعبر التيار خلال جسمك. نعم، هذا أفضل.