الکتریسیته: تفاوت میان نسخه‌ها

'''برق'''<ref name="autogenerated1">واژهٔ مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی، دفتر نخست تا چهارم، ۱۳۷۶ تا ۸۵</ref> یا '''نیروی کهربایی'''<ref>{{یادکرد وب|کد زبان=fa|وبگاه=dictionary.abadis.ir|نشانی=https://dictionary.abadis.ir/fatofa/%D9%86%DB%8C%D8%B1%D9%88%DB%8Cنیروی-%DA%A9%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%DB%8C%DB%8Cکهربایی/|عنوان=معنی نیروی کهربایی - دیکشنری آنلاین آبادیس|بازبینی=2018-07-22}}</ref> یا '''الکتریسیته'''،<ref name="autogenerated1" />{{به یونانی|ήλεκτρον}}، مجموعه‌ای از پدیده‌های طبیعیست که به حضور و جریان [[بار الکتریکی]] وابسته است. [[الکتریسیته]] آثار معروف متنوعی چون [[آذرخش]]، [[الکتریسیته ساکن]]، [[القای الکترومغناطیسی]] و [[جریان الکتریکی]] دارد. به علاوه، [[الکتریسیته]] امکان تولید و دریافت [[تابش الکترومغناطیسی|تابش‌های الکترومغناطیسی]] مانند [[موج‌های رادیویی]] را فراهم می‌آورد.

پدیده‌های الکتریکی از گذشته دور مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، اما پیشرفت در درک نظری تا قرن‌های هفدهم و هجدهم به آرامی اتفاق افتاد. حتی آن زمان نیز کاربرد [[الکتریسیته]] اندک بود، و این موضوع تا اواخر قرن نوزدهم و زمانی که [[مهندسی برق|مهندسان]] قادر به استفاده از برق در مناطق صنعتی و مسکونی شوند، ادامه یافت. پیشرفت سریع در [[تکنولوژی الکتریکی]] صنعت و جامعه را دگرگون ساخت. کاربرد گسترده [[الکتریسیته]] سبب شد که از آن در موارد کاربردی بدون محدودیت شامل [[حمل و نقل]]، [[اچ‌وی‌ای‌سی|گرمایش]]، [[روشنایی]]، [[مخابرات]] و [[محاسبات]] استفاده شود. اکنون [[الکتریسیته]] پایه‌های جامعه صنعتی مدرن را تشکیل می‌دهد.<ref>{{Citation |first=D.A. |last=Jones |title=Electrical engineering: the backbone of society |journal=Proceedings of the IEE: Science, Measurement and Technology |pages=1–10 |volume=138 |issue=1 |doi=10.1049/ip-a-3.1991.0001 |year=1991}}</ref>

{{اصلی|خواستگاهخاستگاه واژه الکتریسیته}}

[[الکتریسیته]] برگرفته شده از کلمه الکتروکوس است که نام یونانی کهربا است، که با مالش آن قادر به جذب ذرات ریز است.

خیلی پیشتر از هر اطلاعی از [[الکتریسیته]]، مردم از شوک‌های [[ماهی الکتریکی|ماهی‌های الکتریکی]] آگاهی داشتند. در نوشته‌های [[مصریان باستان]] که از [[سده ۲۸ (پیش از میلاد)]] باقی مانده‌اند، نام این‌گونه‌ها را ''تندرگرهای [[نیل]]'' گذاشتند، و آن‌ها را محافظ سایر ماهی‌ها می‌دانستند. هزاران سال قبل، ماهی‌های [الکتریکی] به وسیله [[زبان یونانی باستان|یونان باستان]]، [[امپراطوری روم]] و [[جغرافیا و نقشه‌کشی در تمدن اسلامی|طبیعت‌شناسان مسلمان]] گزارش شد.<ref>{{Citation |title=Review: Electric Fish |first=Peter |last=Moller |journal=BioScience |volume=41 |issue=11 |date=December 1991 |pages=794–96 [794] |doi=10.2307/1311732 |jstor=1311732 |publisher=American Institute of Biological Sciences |last2=Kramer |first2=Bernd}}</ref> چند نویسنده باستانی، مانند [[پلنیوس]] و [[اسکریبونیوس لارگوس]] به وجود تأثیرات بی‌حس‌کننده [[شوک الکتریکی|شوک‌های الکتریکی]] ناشی از [[گربه‌ماهی الکتریکی|گربه‌ماهی‌های الکتریکی]] و [[سپرماهی‌سانان]] گواهی دادند، و دریافتند که این شوک‌ها به وسیله اشیای هادی انتقال می‌یابند.<ref name=Electroreception>{{Citation |first=Theodore H. |last=Bullock |title=Electroreception |pages=5–7 |publisher=Springer |year=2005 |isbn=0-387-23192-7}}</ref> به بیمارانی که از بیماری‌هایی چون [[نقرس]] یا [[سردرد]] رنج می‌بردند، توصیه می‌شد که ماهی [[الکتریکی]] را لمس کنند تا شاید نیرو قدرتمندش آن‌ها را درمان کند.<ref name=morris>{{Citation |first=Simon C. |last=Morris |title=Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe |pages=182–85 |publisher=Cambridge University Press |year=2003 |isbn=0-521-82704-3}}</ref> تاریخ [[الکتریسیته]] به [[ایران]] و [[بین‌النهرین]] باستان در دوره [[اشکانیان]] برمی‌گردد و اولین [[باتری]] اختراع شده را به اشکانیان نسبت می‌دهد که به خاطر محل یافتنش به [[باتری بغدادی]] شهرت یافته‌است.<ref>{{Citation |first=Arran |last=Frood |title=Riddle of 'Baghdad's batteries' |publisher=BBC |date=27 February 2003 |accessdate=2008-02-16 |url=http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/2804257.stm}}</ref><ref>[http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/2804257.stm BBC NEWS | Science/Nature | Riddle of 'Baghdad's batteries'<!-- عوا تصحیح شده توسط ربات -->]</ref><ref>[http://www.aftab.ir/lifestyle/view/149714/درباره-&#91;برق&#93;-و-&#91;الکترونیک&#93; درباره برق و &#91;الکترونیک&#93; (آفتاب)]</ref> اولین و نزدیکترین روش کشف برای شناسایی [[آذرخش]] و [[الکتریسیته]]، به اعراب نسبت داده می‌شود، که قبل از قرن ۱۵ام، واژه عربی «رعد» را به آذرخش اطلاق کردند.<ref name="EncyclopediaAmericana">''The [[دانشنامه آمریکانا]]; a library of universal knowledge'' (1918), [[نیویورک|New York]]: Encyclopedia Americana Corp</ref>

[[الکتریسیته]] تا سال ۱۶۰۰ به مدت چند هزار سال تنها به عنوان یک کنجکاوی ذهنی قلمداد می‌شد، تا اینکه [[ویلیام گیلبرت]]، دانشمند انگلیسی، مطالعات دقیقی پیرامون [[الکتریسیته]] و [[مغناطیس]] انجام داد. او تأثیر [[سنگ آهنربا]] را به وسیله مالش [[کهربا]] شناسایی کرد.<ref name=stewart /> او واژه ''electricus'' را به خاصیت جذب اجسام کوچک، پس از مالش، نسبت داد. پس از این رویداد، واژه ''[[الکتریسیته]]'' و ''[[الکتریکی]]'' برای اولین در کتاب [[سیودودکسیا اپیدمیکا]]، نوشته [[توماس براون]] چاپ شد.<ref>{{Citation |first=Gordon |last=Chalmers |title=The Lodestone and the Understanding of Matter in Seventeenth Century England |journal=Philosophy of Science |year=1937 |volume=4 |issue=1 |pages=75–95 |doi=10.1086/286445}}</ref>

بعدها افرادی چون [[اتو وان گریکه|اتو فن گریکه]]، [[رابرت بویل]]، [[استفن گری (دانشمند)|استفن گری]] و [[چارلز فرانکویس]] این مسیر را ادامه دادند.<ref name="guarnieri 7-1">{{Cite journal |last=Guarnieri |first=M. |year=2014 |title=Electricity in the age of Enlightenment |journal=IEEE Industrial Electronics Magazine |volume=8 |issue=3 |pages=60–63 |doi=10.1109/MIE.2014.2335431 |ref=harv}}</ref> در قرن ۱۸ام، [[بنجامین فرانکلین]] تحقیقات گسترده‌ای پیرامون [[الکتریسیته]] انجام داد. او با فروش دارایی‌های خود، هزینه کارش را فراهم کرد. مشهور است که او در سال ۱۷۵۲ یک کلید فلزی را به انتهای یک بادبادک مرطوب وصل کرد و آن را در آسمان طوفانی به هوا فرستاد.<ref>{{Citation |first=James |last=Srodes |title=Franklin: The Essential Founding Father |pages=92–94 |year=2002 |publisher=Regnery Publishing |isbn=0-89526-163-4}} It is uncertain if Franklin personally carried out this experiment, but it is popularly attributed to him.</ref> [[جرقه]]‌های متوالی که از کلید به پشت دستش می‌پریدند، نشان دادند که [[آذرخش]] قطعاً پدیده‌ای [[الکتریکی]] در طبیعت است.<ref>{{Citation |last=Uman |first=Martin |authorlink=Martin A. Uman |title=All About Lightning |publisher=Dover Publications |year=1987 |url=http://ira.usf.edu/CAM/exhibitions/1998_12_McCollum/supplemental_didactics/23.Uman1.pdf |format=PDF |isbn=0-486-25237-X}}</ref>

در سال ۱۷۹۱، [[لوییجی گالوانی]] اکتشاف خود در زمینه [[بیوالکتریک]] را منتشر کرد. او نشان داد که [[الکتریسیته]] واسطه ایست که به وسیله آن سیگنال‌ها از [[یاخته‌های عصبی]] به ماهیچه‌ها انتقال می‌یابند.<ref name="guarnieri 7-2">{{Cite journal |last=Guarnieri |first=M. |year=2014 |title=The Big Jump from the Legs of a Frog |journal=IEEE Industrial Electronics Magazine |volume=8 |issue=4 |pages=59–61, 69 |doi=10.1109/MIE.2014.2361237 |ref=harv}}</ref><ref name=kirby>{{Citation |first=Richard S. |last=Kirby |title=Engineering in History |pages=331–33 |year=1990 |publisher=Courier Dover Publications |isbn=0-486-26412-2}}</ref><ref name="guarnieri 7-1" /> در قرن ۱۸ام، باتری [[الساندرو ولتا]]، یا [[پیل ولتایی]]، که از روی هم قرار گرفتن لایه‌های متناوب روی و مس ساخته شده بود، برای دانشمندان منبع انرژی قابل اعتمادتری نسبت به [[مولد الکترواستاتیکی|ژنراتورهای الکترواستاتیکی]] قدیمی فراهم کرد.<ref name="guarnieri 7-2" /><ref name=kirby /> کشف [[الکترومغناطیس]]، یا همان وحدت پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی، بین سال‌های ۱۸۱۹–۱۸۲۰ به وسیله [[هانس کریستین اورستد]] و [[آندره ماری آمپر]] اتفاق افتاد. در سال۱۸۲۱، [[مایکل فارادی]] [[موتور الکتریکی]] را اختراع کرد و در سال ۱۸۲۷ [[گئورگ زیمون اهم]] از نظر ریاضی مدار الکتریکی را مورد بررسی قرار داد.<ref name=kirby /> در سال‌های ۱۸۶۱ و ٬۱۸۶۲[[جیمز کلرک ماکسول]] در کتاب ''دربارهٔ خطوط فیزیکی نیرو''، [[الکتریسیته]] و [[مغناطیس]] را به‌طور قطعی به هم مرتبط ساخت.<ref>Berkson, William (1974) [https://books.google.com/books?id=hMc9AAAAIAAJ&pg=PA148&dq=maxwell+on+physical+lines+of+force#v=onepage&q=maxwell%20on%20physical%20lines%20of%20force&f=false Fields of force: the development of a world view from Faraday to Einstein] p.148. Routledge, 1974</ref>

در سال ٬۱۸۸۷ [[هاینریش هرتز]]<ref name=uniphysics />{{Rp|843–44}}<ref name="Hertz1887">{{cite journal | first=Heinrich |last= Hertz |title=''Ueber den Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die electrische Entladung'' |journal= [[سالنامه فیزیک]] |volume=267 |issue=8 |pages=S. 983–1000 |year=1887 |doi=10.1002/andp.18872670827 |bibcode=1887AnP...267..983H}}</ref> [[الکترود]]هایی را کشف کرد که وسیله پرتوی فرابنفش روشن می‌شدند و [[جرقه الکتریکی|جرقه‌های الکتریکی]] را به سادگی ایجاد می‌کردند. در سال ٬۱۹۰۵ [[آلبرت اینشتین]] مقاله‌ای منتشر کرد که در آن با توصیف داده‌های آزمایشگاهی، [[اثر فوتوالکتریک]] را به عنوان نتیجه انرژی نور نشان داد و ثابت کرد که این انرژی به وسیله بسته‌های کوانتمی، حمل می‌شود و به الکترون‌ها انرژی می‌دهد. این اکتشاف منجر به انقلاب [[کوانتم]]ی شد. اینشتین در سال ٬۱۹۲۱ به خاطر کشف اثر فوتوالکتریک [[جایزه نوبل فیزیک]] گرفت.<ref>{{cite web |title=The Nobel Prize in Physics 1921 |publisher=Nobel Foundation |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/index.html |accessdate=2013-03-16}}</ref> امروزه، از اثر [فوتوالکتریک] در [[حسگر نور|حسگرهای نور]] و در نتیجه [[صفحه خورشیدی|صفحه‌های خورشیدی]] استفاده می‌شود که اخیراً برای تولید الکتریسیته در سطح تجاری به کار می‌روند.

اولین وسیله [[حالت جامد (الکترونیک)|حالت جامد]] [[ردیاب سبیل گربه‌ای]] بود که برای اولین بار در دهه ۱۹۳۰ در گیرنده‌های رادیویی به کار رفت. یک سیم سبیل گربه‌ای به یک بلور جامد (مانند بلور [[ژرمانیوم]]) متصل است تا با استفاده از تأثیر نقطه تماس، یک سیگنال رادیویی را شناسایی کند.<ref>[http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/solid+state "Solid state"], ''The Free Dictionary''</ref> در جز حالت جامد، [[جریان الکتریکی]] به عناصر و ترکیبات جامد وابسته است که به منظور پر کردن کاستی الکترون‌هاست که [[حفره الکترونی]] نامیده می‌شود. مفهوم حفره‌های خالی و پر با توجه به فیزیک کوانتومی قابل درک است. ماده سازنده نیز اغلب یک [[نیم‌رسانا]] بلوریست.<ref>John Sydney Blakemore, ''Solid state physics'', pp. 1–3, Cambridge University Press, 1985 {{شابک۲|0-521-31391-0}}.</ref><ref>Richard C. Jaeger, Travis N. Blalock, ''Microelectronic circuit design'', pp. 46–47, McGraw-Hill Professional, 2003 {{شابک۲|0-07-250503-6}}.</ref>

این نیرو ذرات باردار را تحت تأثیر قرار می‌دهد، بنابرین بار تمایل دارد تا جای امکان به‌طور مساوی در یک سطح هادی پخش شود. اندازه نیرو الکترومغناطیسی، چه جاذبه باشد و چه دافعه، با استفاده از [[قانون کولن]] بدست می‌آید. مطابق این قانون، نیرو با حاصلضرب بار دو ذره در [[قانون مجذور معکوس|مجذور معکوس]] فاصله بین آن دو متناسب است.<ref>"The repulsive force between two small spheres charged with the same type of electricity is inversely proportional to the square of the distance between the centres of the two spheres." Charles-Augustin de Coulomb, ''Histoire de l'Academie Royal des Sciences'', Paris 1785.</ref><ref name=Duffin>{{Citation |first=W.J. |last=Duffin |title=Electricity and Magnetism, 3rd edition |publisher=McGraw-Hill |year=1980 |isbn=0-07-084111-X}}</ref>{{Rp|35}} نیروی الکترومغناطیس بسیار نیرومند است و در واقع بعد از [[نیروی هسته‌ای قوی]]، نیرومندترین نیرو به‌شمار می‌آید،<ref>{{Citation |last=National Research Council |title=Physics Through the 1990s |pages=215–16 |year=1998 |publisher=National Academies Press |isbn=0-309-03576-7}}</ref> اما بر خلاف آن این نیرو در تمام فواصل اعمال می‌شود.<ref name=Umashankar>{{Citation |first=Korada |last=Umashankar |title=Introduction to Engineering Electromagnetic Fields |pages=77–79 |year=1989 |publisher=World Scientific |isbn=9971-5-0921-0}}</ref> در مقایسه با [[نیروی گرانش]]، نیرو الکترومغناطیسی که دو الکترون را دفع می‌کند، ۱۰۴۲ بار قویتر از نیروی جاذبه گرانشی بین آن دو است.<ref name=hawking>{{Citation |first=Stephen |last=Hawking |title=A Brief History of Time |publisher=Bantam Press |page=77 |year=1988 |isbn=0-553-17521-1}}</ref>

مطالعات نشان می‌دهند که منشأ بار انواع مخصوصی از [[ذرات زیراتمی]] هستند که ویژگی بار الکتریکی را دارند. بار الکتریکی سبب تقویت [[نیروی الکترومغناطیسی]] می‌شود، که یکی از چهار [[نیروهای بنیادی|نیروی بنیادی]] به حساب می‌آید. آشناترین حاملان بار الکتریکی [[الکترون]]ها و [[پروتون]]ها هستند. تحقیقات حاکی از وجود [[قانون بقای بار الکتریکی]] هستند و این بدان معناست که در یک [[سیستم ایزوله]] بدون توجه به هر تغییری که در سیستم روی دهد، مقدار بار کلی آن ثابت می‌ماند.<ref>{{Citation |first=James |last=Trefil |title=The Nature of Science: An A–Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe |publisher=Houghton Mifflin Books |page=74 |year=2003 |isbn=0-618-31938-7}}</ref> در یک سیستم ممکن است بار از جسمی به جسم دیگر منتقل شود که این اتفاق می‌تواند به صورت تماس مستقیم باشد، یا با عبور از یک ماده رسانا مانند سیم، روی دهد.<ref name=Duffin />{{Rp|2–5}} واژه [[الکتریسیته ساکن]] به وجود بار روی یک جسم، گفته می‌شود که اغلب هنگام مالش در ماده غیرهمسان به یکدیگر ایجاد می‌شود و بار از یکی به دیگری انتقال می‌یابد.

بار الکترون و پروتون مخالف همند، بنابرین مقدار بار ممکن است مثبت یا منفی باشد. طبق قرارداد باری که به وسیله الکترون‌ها حمل می‌شود منفی و باری که به وسیله پروتون‌ها حمل می‌شود مثبت است، این موضوع از تلاش‌های [[بنجامین فرانکلین]] سرچشمه گرفته‌است.<ref>{{Citation |first=Jonathan |last=Shectman |title=Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 18th Century |publisher=Greenwood Press |pages=87–91 |year=2003 |isbn=0-313-32015-2}}</ref> اندازه بار را با علامت Q نشان می‌دهند که واحدش [[کولن]] است.<ref>{{Citation |first=Tyson |last=Sewell |title=The Elements of Electrical Engineering |publisher=Lockwood |page=18 |year=1902}}. The ''Q'' originally stood for 'quantity of electricity', the term 'electricity' now more commonly expressed as 'charge'.</ref> هر الکترون حدوداً بار −۱٫۶۰۲۲×۱۰−۱۹ کولن را حمل می‌کند. بار پروتون نیز معادل الکترون بوده ولی علامتش مثبت می‌باشد، یعنی ۱٫۶۰۲۲×۱۰−۱۹ کولن. بار تنها به وسیله [[ماده (فیزیک)|ماده]] جذب نمی‌شود، بلکه در [[پادماده]] نیز، هر [[پادذره]] باری هم اندازه و مخالف ذره مربوطه‌اش تحمل می‌کنند.<ref>{{Citation |first=Frank |last=Close |title=The New Cosmic Onion: Quarks and the Nature of the Universe |publisher=CRC Press |page=51 |year=2007 |isbn=1-58488-798-2}}</ref>

بار را می‌توان به وسیله ابزار گوناگونی سنجید، یک ابزار جدید برای سنجش بار [[الکتروسکوپ]] نام دارد، که اگرچه هنوز در کلاس‌های درسی به کار می‌رود، جایگزین [[برق سنج]] الکترونیکی شده‌است.<ref name=Duffin />{{Rp|2–5}}

مطابق قرارداد تاریخی، جریان مثبت مسیری را که هر بار مثبت شامل شده‌ای طی کند، می‌پیماید یا از مثبت‌ترین بخش یک مدار به منفی‌ترین بخشش انتقال می‌یابد. جریانی که از این الگو پیروی کند، [[جریان الکتریکی|جریان قراردادی]] نام دارد. بنابرین حرکت الکترون‌های دارای بار مخالف در یک [[مدار الکتریکی]]، یکی از آشناترین اشکال جریان، در خلاف جهت حرکت الکترون‌ها، مثبت فرض می‌شود.<ref>{{Citation |first=Robert |last=Ward |title=Introduction to Electrical Engineering |publisher=Prentice-Hall |page=18 |year=1960}}</ref> اما، بر اساس شرایط، یک جریان الکتریکی می‌تواند شامل یک جریان از [[ذرات باردار]]، هم در یک مسیر و هم در هر دو مسیر باشد. قرارداد مثبت به منفی برای ساده‌سازی این شرایط وضع شده‌است.

فرایندی که در آن جریان الکتریکی از مواد عبور می‌کند با واژه [[رسانایی الکتریکی]] مورد استفاده قرار می‌گیرد، و طبیعت آن با ذرات باردار و ماده‌ای که به وسیله آن جابجا می‌شوند، متفاوت است. مثال‌هایی برای جریان الکتریکی شامل رسانای فلزی، که الکترون‌ها در رسانایی مانند فلزات جریان می‌یابند و [[برق‌کافت]] می‌شود، که در آن [[یون]]‌ها ([[اتم]]های باردار) در مایعات یا [[پلاسما (فیزیک)|پلاسماهایی]] مانند جرقه‌های الکتریکی جریان می‌یابند. در حالی که ذرات به خودی خود کندند، و گاهی اوقات با [[سرعت رانش]] میانگین یک میلی‌متر در ثانیه پیش می‌روند،<ref name=Duffin />{{Rp|17}} [[میدان الکتریکی]] که آن‌ها را پیش می‌برد، سرعت آن‌ها را به نزدیکی [[سرعت نور]] می‌رساند و سیگنال‌های الکتریکی را قادر می‌سازد که با سرعت سیم‌ها را بپیمایند.<ref>{{Citation |first=L. |last=Solymar |title=Lectures on electromagnetic theory |publisher=Oxford University Press |page=140 |year=1984 |isbn=0-19-856169-5}}</ref>

جریان دارای چند تأثیر قابل مشاهده است که به‌طور تاریخی ابزاری برای شناسایی وجودش به‌شمار می‌رود. جریان می‌تواند آب را تجزیه کند و این موضوع در سال ۱۸۰۰ به وسیله [[ویلیام نیکلسون (شیمی‌دان)|ویلیام نیکولسون]] و [[آنتونی کارلیسله]] کشف شد و امروزه آن را با نام [[برق‌کافت]] می‌شناسیم. در سال ۱۸۳۳، [[مایکل فارادی]] راه آنان را به خوبی ادامه داد. جریان در یک [[مقاومت (قطعه الکتریکی)|مقاومت الکتریکی]] سبب تجمع گرما در مقاومت می‌شود. در سال ۱۸۴۰، این اثر را [[جیمز ژول]] از نظر ریاضی مورد مطالعه قرار داد.<ref name=Duffin />{{Rp|23–24}} یکی از مهم‌ترین اکتشافات مرتبط با جریان به‌طور اتفاقی در سال ۱۸۲۰ به وسیله [[هانس کریستین اورستد]] صورت گرفت. این اتفاق زمانی روی داد که هنگام آماده کردن سخنرانی خود، او مشاهده کرد که جریان در یک سیم سوزن قطب‌نما را به حرکت درمی‌آورد.<ref name=berkson>{{Citation |first=William |last=Berkson |title=Fields of Force: The Development of a World View from Faraday to Einstein |publisher=Routledge |page=370 |year=1974 |isbn=0-7100-7626-6}} Accounts differ as to whether this was before, during, or after a lecture.</ref> او [[الکترومغناطیس]] را که یک تعامل اساسی بین الکتریسیته و مغناطیس بود، کشف کرد. میزان انتشار الکترومغناطیسی تولید شده به وسیله [[قوس الکتریکی]] برای تولید [[تداخل الکترومغناطیسی]] کافیست که می‌تواند برای صدمه دیدن وسایل مجاور، مضر باشد.<ref>{{cite web |title=Lab Note #105 ''EMI Reduction – Unsuppressed vs. Suppressed'' |publisher=Arc Suppression Technologies |date=April 2011 |url=http://www.arcsuppressiontechnologies.com/arc-suppression-facts/lab-app-notes/ |accessdate=March 7, 2012}}</ref>

در وسایل مهندسی یا خانگی جریان به دو دسته [[جریان مستقیم|مستقیم]] و [[جریان متناوب|متناوب]] تقسیم می‌شود. این واژه‌ها به تغییرات جریان در بازه زمانی اشاره دارد. جریان مستقیم، برای مثال از یک [[باتری]] گرفته می‌شود و بیشتر لوازم الکترونیکی بدان نیاز دارند. این جریان یک سویه بوده که از قسمت مثبت مدار به قسمت منفی جریان می‌یابد.<ref name=bird>{{Citation |first=John |last=Bird |title=Electrical and Electronic Principles and Technology, 3rd edition |publisher=Newnes |year=2007 |isbn=978-1-4175-0543-2}}</ref>{{Rp|11}} اگر این جریان به وسیله الکترون‌ها حمل شود، جهت جریان در خلاف جهت گفته شده خواهد بود. جریان متناوب جریانیست که به‌طور مکرر جهت جریانش تغییر می‌کند. این تغییر اغلب به شکل یک [[موج سینوسی]] است.<ref name=bird />{{Rp|206–07}} بنابرین، جریان متناوب دارای پالس عقب و جلو بوده و در یک رسانا بدون حرکت بارها جریان تولید می‌کند. ارزش میانگین زمانی یک جریان متناوب صفر است، اما این جریان انرژی را در یک مسیر می‌رساند و سپس تغییر جهت می‌دهد. جریان متناوب تحت تأثیر ویژگی‌های الکتریکی در [[شرایط پایدار]] جریان مستقیم، مانند [[القاوری]] و [[ظرفیت خازنی]] قرار می‌گیرد.<ref name=bird />{{Rp|223–25}} این ویژگی‌ها زمانی مهم می‌شوند که شدت جریان [[پاسخ گذرا|گذرا]] باشد.

مفهوم [[میدان (فیزیک)|میدان]] الکتریکی توسط [[مایکل فارادی]] مطرح شد. میدان الکتریکی در اطراف جسم باردار شکل می‌گیرد و به تمام ذرات باردار درون میدان نیرو وارد می‌کند. میدان الکتریکی بین دو بار، مشابه میدان جاذبه بین دو [[جرم (فیزیک)|جرم]] عمل می‌کند و مانند آن در فضای بی‌نهایت گسترش می‌باید و یک رابطه مجذور معکوس با فاصله نشان می‌دهد.<ref name=Umashankar /> اما، یک فرق اساسی در این بین وجود دارد. میدان جاذبه همیشه در نقش جذب‌کننده عمل می‌کند و می‌کوشد تا دو جسم را به یکدیگر برساند، در حالی که میدان الکتریکی می‌تواند هم سبب جذب شود و هم دفع. از آن جا که اجسام بزرگ مانند سیاره‌ها دارای بار خالص نیستند، اغلب میدان الکتریکی در اطراف آن‌ها صفر است؛ لذا با وجود اینکه نیرو جاذبه بسیار ضعیفتر است، در گیتی نیروی غالب به‌شمار می‌آید.<ref name=hawking />

میدان الکتریکی به‌طور عمومی در فضا متغیر است<ref>Almost all electric fields vary in space. An exception is the electric field surrounding a planar conductor of infinite extent, the field of which is uniform.</ref> و شدت آن در هر نقطه با نیرویی مشخص می‌شود که به وسیله هر بار اندک ثابتی احساس می‌گردد.<ref name=uniphysics />{{Rp|469–70}} بار فرضی که [[ذره آزمون]] نام دارد، بسیار کوچک است تا میدان الکتریکی آن با میدان الکتریکی اصلی تداخل نداشته باشد و همچینی ثابت است تا از تأثیر [[میدان مغناطیسی|میدان‌های مغناطیسی]] جلوگیری کند. از آن جا که میدان الکتریکی با واحد نیرو شناسایی می‌شود، و نیرو نیز یک [[بردار اقلیدسی]] است، در نتیجه یک میدان مغناطیسی یک بردار است که هم [[شدت میدان|شدت]] دارد و هم [[مسیر (هندسه)|مسیر]]. در واقع این یک [[میدان برداری]] است.<ref name=uniphysics />{{Rp|469–70}}

مطالعه میدان الکتریکی حاصل از بارهای ثابت [[الکتریسیته ساکن]] نام دارد. میدان به وسیله مجموعه‌ای از خطوط فرضی نمایش داده می‌شود که در هر نقطه از میدان مسیر آن را نمایش می‌دهند. این مفهوم به وسیله فارادی مطرح شد،<ref name="elec_princ_p73">{{Citation |last=Morely & Hughes |title=Principles of Electricity, Fifth edition |page=73 |isbn=0-582-42629-4}}</ref> که واژه [[خطوط میدان]]ی که او بیان کرده بود، هنوز نیز کاربرد دارد. خطوط میدان مسیرهایی هستند که یک بار مثبت نقطه‌ای هنگامی که بدان نیرو وارد می‌شود، آن مسیرها را طی می‌کند. به هر حال، آن‌ها یک مفهوم ذهنی هستند و واقعیت فیزیکی ندارند و میدان به فضای بین خطوط نفوذ دارد. خطوط میدان ناشی از بارهای ساکن چند ویژگی کلیدی دارند: اولاً، آن‌ها از بارهای مثبت سرچشمه می‌گیرند و به بارهای منفی ختم می‌شوند. ثانیاً، باید با زاویه‌ای قایم وارد اجسام رسانا شوند، ثالثاً، هرگز یکدیگر را قطع نمی‌کنند.<ref name=uniphysics />{{Rp|479}}

یک جسم رسانای توخالی تمام بارش را در سطح خارجی خود نگه می‌دارد. در نتیجه میدان در تمام نقاط داخل جسم صفر است.<ref name=Duffin />{{Rp|88}} این موضوع نقش اصلی را در [[قفس فاراده]] بازی می‌کند، این قفس یک پوسته فلزی رساناست که فضای داخلی خود را از تأثیرات الکتریکی خارجی جدا می‌کند.

نقش الکتریسیته ساکن در طراحی آیتم‌های وسایل [[ولتاژ بالا]] پر رنگ است. برای شدت میدان الکتریکی که یک جسم متوسط می‌تواند تحمل کند، محدودیتی وجود دارد. فراتر از این نکته، [[شکست الکتریکی]] رخ می‌دهد و [[قوس الکتریکی]] سبب ایجاد صاعقه بین دو قسمت باردار می‌شود. برای مثال، هوا تمایل دارد با عبور دادن قوس الکتریکی و ایجاد شکاف، شدت میدان الکتریکی را به بیش از ۳۰ کیلوولت بر سانتی‌متر برساند. در شکاف‌های بزرگتر، شدت شکست ضعیفتر است و شاید یک کیلوولت در هر سانتیمتر باشد.<ref name=hv_eng>{{Citation |first=M.S. |last=Naidu |first2=V. |last2=Kamataru |title=High Voltage Engineering |publisher=Tata McGraw-Hill |page=2 |year=1982 |isbn=0-07-451786-4}}</ref> مهم‌ترین رویداد قابل مشاهده آن، [[آذرخش]] است، و زمانی اتفاق می‌افتد که با افزایش ستون‌های هوا، بارها در ابرها جدا شوند و میدان الکتریکی هوا را افزایش دهند تا از حد تحمل، تجاوز کند. ولتاژ آذرخش‌های بزرگ می‌تواند به بزرگی ۱۰۰ مگاولت باشد و انرژی به بزرگی ۲۵۰کیلووات ساعت را تخلیه کند.<ref>{{Citation |first=M.S. |last=Naidu |first2=V. |last2=Kamataru |title=High Voltage Engineering |publisher=Tata McGraw-Hill |pages=201–02 |year=1982 |isbn=0-07-451786-4}}</ref>

شدت میدان تا حد زیادی تحت تأثیر اجسام رسانای نزدیک میدان قرار دارد و در اشیای نوک تیز تشدید می‌شود. از این موضوع در [[برقگیر]]ها استفاده می‌شود که آذرخش، با استفاده از تیر نوک تیز مهار می‌شود تا ساختمان تحت محافظت، از صدمه دیدن در امان بماند.<ref name="Nahin2002">{{cite book |author=Paul J. Nahin |authorlink=Paul J. Nahin |title=Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age |date=9 October 2002 |publisher=JHU Press |isbn=978-0-8018-6909-9}}</ref>{{Rp|155}}

مفهوم پتانسیل الکتریکی با میدان الکتریکی ارتباط نزدیکی دارد. به بار کوچکی که در یک میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، نیرو وارد می‌شود، و برای حرکت دادن این بار بر خلاف نیرویی که بدان وارد می‌شود، به [[کار (فیزیک)|کار]] نیازمندیم. پتانسیل الکتریکی در هر نقطه میزان انرژی لازم برای آوردن بار آزمون از فاصله [[بی‌نهایت (ریاضی)|بی‌نهایت]] دور به آن نقطه است. واحد آن اغلب [[ولت]] است، و یک ولت، پتانسیلی است که با استفاده از یک [[ژول]] کار می‌توان یک بار یک [[کولن]]ی را از فاصله بینهایت دور به یک نقطه آورد.<ref name=uniphysics />{{Rp|494–98}} توصیح پتانسیل اگرچه رسمی است، کاربرد چندان ندارد، و مفهوم کاربردی‌تر، [[ولتاژ|اختلاف پتانسیل الکتریکی]] است که به انرژی لازم برای به حرکت درآوردن بار آزمون بین دو نقطه مشخص گفته می‌شود. میدان الکتریکی درای ویژگی مخصوصی است و آن اینست که [[نیروی پایستار|پایستار]] است، و این بدان معناست که به مسیری که بار می‌پیماید وابسته نیست: تمام مسیرهای بین دو نقطه به انرژی یکسانی نیاز دارند، و بنابرین یک مقدار منحصر به فرد برای اختلاف پتانسیل مورد نیاز است.<ref name=uniphysics />{{Rp|494–98}} یکای ولت به عنوان واحد اندازه‌گیری و توصیف اختلاف پتانسیل الکتریکی یا [[ولتاژ]] شناخته می‌شود.

برای اهداف کاربردی، بهتر است نقطه‌ای را به عنوان مبدأ انتخاب کنیم و پتانسیل را با توجه به آن اندازه‌گیری و مقایسه کنیم. مبدأ خیلی مناسب می‌تواند [[زمین الکتریکی]] باشد، که فرض بر اینست که در تمام نقاط پتانسیلش یکسان است. نام نقطه مبدأ [[زمین الکتریکی]] است. زمین به عنوان منبع بی پایان از بارهای معادل مثبت و منفی فرض می‌شود و به همین دلیل از نظر الکتریکی خنثی و غیرقابل باردار شدن است.<ref>{{Citation |first=Raymond A. |last=Serway |title=Serway's College Physics |publisher=Thomson Brooks |page=500 |year=2006 |isbn=0-534-99724-4}}</ref>

پتانسیل الکتریکی یک [[کمیت اسکالر]] است، به همین دلیل تنها اندازه دارد و فاقد جهت می‌باشد. پتانسیل الکتریکی مشابه [[بلندی]] است: همان‌طور که یک جسم رها شده به دلیل اختلاف ارتفاع به وسیله میدان جاذبه به سمت پایین سقوط می‌کند، بار الکتریکی نیز به دلیل اختلاف پتانسیل ناشی از میدان مغناطیسی سقوط می‌کند.<ref>{{Citation |first=Sue |last=Saeli |title=Using Gravitational Analogies To Introduce Elementary Electrical Field Theory Concepts |url=http://physicsed.buffalostate.edu/pubs/PHY690/Saeli2004GEModels/older/ElectricAnalogies1Nov.doc |accessdate=2007-12-09 |bibcode=2007PhTea..45..104S |last2=MacIsaac |first2=Dan |volume=45 |year=2007 |pages=104 |journal=The Physics Teacher |doi=10.1119/1.2432088 |issue=2}}</ref> همان‌طور که در نقشه‌های موجود، [[خط کانتوری|خطوط کانتوری]] نقاط هم ارتفاع را نشان می‌دهند، می‌توان مجموعه خطوطی که نقاط هم پتانسیل را نشان می‌دهند (با نام [[خط هم‌پتانسیل|خطوط هم‌پتانسیل]] شناخته می‌شود)، پیرامون یک جسم دارای بار الکترومغناطیسی رسم کرد. خطوط هم‌پتانسیل با تمام خطوط نیرو زاویه قائم می‌سازند. همچنین آن‌ها با سطح [[رسانای الکتریکی]] موازی اند، در غیر این صورت نیرویی تولید می‌شود که حاملان بار را به سطح پتانسیل می‌برد.

میدان الکتریکی به‌طور رسمی به عنوان نیرو وارده به واحد بار تعریف می‌شود، اما مفهوم پتانسیل اجازه استفاده از تعریفی مفیدتر و معادل را می‌دهد: میدان الکتریکی [[شیو (حسابان)|گرادیان]] مکانی پتانسیل الکتریکیست. واحدش اغلب ولت بر متر بوده، جهت بردار میدان، بزرگترین شیب پتانسیل و جایی است که خطوط هم‌پتانسیل در نزدیکترین حالت قرار دارند.<ref name=Duffin />{{Rp|60}}

کشف اورستد در سال ۱۸۲۱ در اینباره که پیرامون سیم‌های حامل جریان الکتریکی [[میدان مغناطیسی]] وجود دارد، نشان داد که بین الکتریسیته و مغناطیس رابطه‌ای مستقیم وجود دارد. بعلاوه، به نظر می‌رسید این فعل و انفعال با نیروی جاذبه و الکتریکی (دو نیروی طبیعت که تا آن زمان شناخته شده بودند)، متفاوت است. نیرویی که به سوزن قطب‌نما وارد می‌شد آن را نه به سیم حامل جریان نزدیک و نه آن را دور می‌کرد، اما با آن زاویه قائم می‌ساخت.<ref name=berkson /> واژه‌های نسبتاً ناآشنای اورستد این بود: «تضاد الکتریکی به روشی چرخشی عمل می‌کند.» این نیرو همچنین به جهت جریان نیز بستگی داشت، یعنی اگر جهت جریان برعکس می‌شد، جهت نیرو نیز معکوس می‌گشت.<ref>{{Citation |first=Silvanus P. |last=Thompson |title=Michael Faraday: His Life and Work |publisher=Elibron Classics |page=79 |year=2004 |isbn=1-4212-7387-X}}</ref>

اورستد اکتشاف خود را به‌طور کامل متوجه نشد، اما مشاهده کرد که آثار متقابل بودند: جریان به آهنربا نیرو و آهنربا به جریان نیرو وارد می‌کنند. بعدها [[آندره ماری آمپر]] این پدیده را بررسی کرد. او کشف کرد که دو سیم موازی حامل جریان به یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. دو سیم که جهت جریانشان یکسان است، یکدیگر را جذب می‌کنند و دو سیم که جهت جریانشان مخالف هم است یکدیگر را دفع می‌کنند.<ref name="elec_princ_92-93">{{Citation |last=Morely & Hughes |title=Principles of Electricity, Fifth edition |pages=92–93}}</ref> این فعل و انفعال به واسطه میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که هر جریان تولید می‌کند و اساس [[آمپر (یکا)|تعریف جهانی آمپر]] را شکل می‌دهد.<ref name="elec_princ_92-93" />

رابطه بین میدان‌های مغناطیسی و جریان بسیار مهم است، زیرا سبب شد تا مایکل فارادی در سال ۱۸۲۱، [[موتور الکتریکی]] را اختراع کند. [[موتور تک‌قطبی]] فارادی از یک [[آهنربا]] قرار گرفته داخل مخزن [[جیوه]] تشکیل می‌شد. جریان به وسیله سیمی آویزان از محور بالای آهنربا و غوطه‌ور در جیوه برقرار می‌شد. آهنربا نیرویی مماسی بر سیم وارد می‌کرد و برای اینکه جریان برقرار شود، آن را پیرامون آهنربا می‌پیچاند.<ref name=iet_faraday>{{Citation |last=Institution of Engineering and Technology |authorlink=Institution of Engineering and Technology |title=Michael Faraday: Biography |url=http://www.iee.org/TheIEE/Research/Archives/Histories&Biographies/Faraday.cfm |accessdate=2007-12-09 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070703063432/http://www.iee.org/TheIEE/Research/Archives/Histories%26Biographies/Faraday.cfm |archivedate=2007-07-03 |df=}}</ref>

آزمایش‌های فارادی در سال ۱۸۳۱ نشان داد در سیمی که عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، بین دو نقطه نهایی آن اختلاف پتانسیل ایجاد می‌شود. آنالیزهای متعاقب این فرایند، که با نام [[القای الکترومغناطیسی]] مشهور است، او را قادر ساخت تا [[قانون القای فارادی|قانون مشهور القای فارادی]] را بیان کند، قانونی که مطابق آن اختلاف پتانسیل مدار بسته، متناسب با تغییرات [[شار مغناطیسی]] حلقه است. استفاده از این کشف، او را قادر ساخت تا اولین [[مولد الکتریکی]] را در سال ۱۸۳۱ اختراع کند، مولدی که انرژی مکانیکی دیسک مسی در حال چرخش را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کرد.<ref name=iet_faraday /> [[مولد تک‌قطبی|دیسک فارادی]] هیچ استفاده عملی نداشت، ولی نشان داد که می‌توان با استفاده از مغناطیس نیروی الکتریکی تولید کرد، امکانی که می‌توان آن را با پی روی از کارهای او بهبود بخشید.

اجزای یک مدار الکتریکی می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد، که می‌تواند شامل عناصری چون [[مقاومت]]ها، [[خازن]]ها، [[کلید (مدار)|کلیدها]]، [[ترانسفورماتور]]ها [[الکترونیک|وسایل الکترونیکی]] می‌باشد. [[مدار الکتریکی|مدارهای الکتریکی]] حاوی اجزای [[کنش‌پذیری (مهندسی)|فعال]] به ویژه [[نیم‌رسانا]]ها می‌باشند و رفتاری [[سامانه خطی|غیر خطی]] نشان می‌دهند که نیازمند آنالیز پیچیده‌ای است. سادهترین اجزای الکتریکی آنهایی هستند که نامشان [[کنش‌پذیری (مهندسی)|غیرفعال]] و [[سامانه خطی|خطی]] اند: اگرچه ممکن است به‌طور موقت انرژی را ذخیره کنند، ولی شامل هیچ منبعی از آن نمی‌شوند و به تحریک‌ها، پاسخ‌های خطی می‌دهند.<ref name=Alexander>{{Citation | last = Alexander | first = Charles | last2 = Sadiku | first2 = Matthew | title = Fundamentals of Electric Circuits | publisher = McGraw-Hill | year = 2006 | edition = 3, revised |isbn = 9780073301150978-0-07-330115-0}}</ref>{{Rp|15–16}}

شاید [[مقاومت]] ساده‌ترین عنصر غیرفعال مدار باشند: همان‌طور که نامش نشان می‌دهد، او در مقابل جریان مقاومت نشان می‌دهد و انرژی را به صورت گرما به هدر می‌دهد. مقاومت حاصل حرکت بار در یک رساناست: برای مثال، ر فلزات، مقاومت ناشی از برخورد بین الکترون‌ها و یون‌هاست. [[قانون اهم]] قانون ابتدایی [[نظریه مدارها]] می‌باشد و بیان می‌کند که جریان گذرا از یک مقاومت، با اختلاف پتانسیل دو سر آن متناسب است. مقاومت بیشتر مواد در طیف‌های مختلف دما و جریان تقریباً ثابت است؛ موادی که از این شرایط پیروی می‌کنند، مواد «اهمی» نام دارند. [[اهم]]، واحد مقاومت بوده و به افتخار [[گئورگ زیمون اهم]] انتخاب شده‌است و علامتش با توجه به حروف یونانی، به شکل Ω است. یک Ω مقاومتی است که در پاسخ به جریان یک آمپری، اختلاف پتانسیل یک ولتی ایجاد می‌کند.<ref name=Alexander />{{Rp|30–35}}

[[شرایط پایدار]] ایجاد نمی‌کند، بلکه مسیر آن را می‌بندد.<ref name=Alexander />{{Rp|216–20}}

[[القاگر]] یک رساناست که اغلب به شکل سیم پیچ است و در میدان مغناطیسی حاصل از جریان عبوری انرژی ذخیره می‌کند. زمانی که جریان تغییر می‌کند، میدان مغناطیسی و همچنین ولتاژ بین دو سر رسانا نیز دچار تغییر و تحول می‌گردد. ولتاژ حاصله با [[مشتق زمانی]] جریان متناسب است. ثابت تناسب [[القاوری|آندوکتانس]] نام دارد. واحد آندوکتانس [[هانری (یکا)|هانری]] است که به افتخار [[جوزف هانری]]، هم دوره فارادی انتخاب شده‌است. یک هانری آندوکتانسی است که اگر جریان گذرا از آن القاگر در هر ثانیه یک آمپر تغییر کند، اختلاف پتانسیل یک ولتی را ایجاد می‌کند. از برخی جهات رفتار القاگر برعکس خازن است: القاگر به جریان نامتغیر اجازه می‌دهد اما در مقابل جریان در حال تغییر ایستادگی می‌کند.<ref name=Alexander />{{Rp|226–29}}

کار فارادی و آمپر نشان داد که یک میدان مغناطیسی متغیر در زمان به عنوان منبع یک میدان الکتریکی عمل می‌کند و یک [[میدان الکتریکی]] متغیر در زمان منبع میدان مغناطیسی است. بنابرین، زمانی که یکی از این دو میدان در بازه زمانی تغییر می‌کنند، میدان دیگری ایجاد می‌شود.<ref name=uniphysics />{{Rp|696–700}} این پدیده ویژگی‌های [[موج]] را داراست و به‌طور طبیعی با نام [[تابش الکترومغناطیسی]] یاد می‌شود. در سال ۱۸۶۴، [[جیمز کلرک ماکسول]]، امواج الکترومغناطیسی را از نظر تئوری بررسی کرد. ماکسول مجموعه‌ای از روابط را بیان کرد که قادر بودند ارتباط بین میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، بار الکتریکی و جریان الکتریکی را به روشنی نشان دهند. او به علاوه ثابت کرد که امواج، الزاماً با [[سرعت نور]] حرکت می‌کنند و بنابرین خود نور نیز شکلی از تابش‌های الکترومغناطیس است. [[معادلات ماکسول]]، که نور، میدان و بار را یکپارچه می‌کند، یکی از بزرگترین نقاط عطف فیزیک تئوریست.<ref name=uniphysics />{{Rp|696–700}}

آزمایش‌های تالس به وسیله میله کهربا اولین مطالعات پیرامون تولید انرژی الکتریکی بود. اگرچه این روش، که به [[اثر برق مالشی]] معروف است، می‌تواند اجسام سبک را بلند و جرقه تولید کند، بسیار ناموثر است.<ref name=batteries>{{Citation |first=Ronald |last=Dell |first2=David |last2=Rand |title=Understanding Batteries |pages=2–4 |year=2001 |journal=Unknown |publisher=Royal Society of Chemistry |isbn=0-85404-605-4 |bibcode=1985STIN...8619754M |volume=86}}</ref> تا پیش از اختراع پیل ولتایی در قرن هجدهم، هیچ منبع الکتریسیته مداومی در دسترس نبود. پیل ولتایی و نسل مدرنش، [[باتری]]‌های الکتریکی، انرژی شیمیایی را ذخیره می‌کنند و در هنگام نیاز آن را به شکل انرژی الکتریکی در دسترس قرار می‌دهند.<ref name=batteries /> باتری یک منبع برق همه‌کاره و رایج است که برای بسیاری از وسایل مناسب می‌باشد، ولی ذخیره انرژی آن محدود است و زمانی که شارژش تمام می‌شود باید تعویض یا شارژ شود. برای تقاضاهای الکتریکی عظیم باید به‌طور مداوم انرژی تولید و به وسیله خطوط انتقال رسانا، منتقل شود.

الکتریسیته، اغلب به وسیله [[مولد الکتریکی|مولدهای الکتریکی]] تولید می‌شود که با [[بخار]] حاصل از احتراق [[سوخت فسیلی|سوخت‌های فسیلی]]، یا گرما آزاد شده از رآکتورهای هسته‌ای، یا سایر منابع انرژی مانند [[انرژی جنبشی]] حاصله از باد و جریان آب، به حرکت در می‌آیند. [[توربین بخار]] مدرن که در سال ۱۸۸۴ توسط [[چارلز آلگرنون پارسونز]] اختراع شد، امروزه با استفاده از منابع متنوع گرما، حدود ۸۰ درصد [[توان الکتریکی]] جهان را تولید می‌کند. این مولدها هیچ شباهتی به مولد تک‌قطبی فارادی که در سال ۱۸۳۱ اختراع شد، ندارند، اما هنوز از قانون الکترومغناطیسی او پیروی می‌کنند که می‌گوید رسانایی که به میدان مغناطیسی متغیری متصل است بین دوسرش، اختلاف پتانسیل تولید می‌شود.<ref>{{Citation |first=Peter G. |last=McLaren |title=Elementary Electric Power and Machines |pages=182–83 |year=1984 |publisher=Ellis Horwood |isbn=0-85312-269-5}}</ref> اختراع [[ترانسفورماتور]] در اواخر قرن نوزدهم، بدان معنا بود که نیروی الکتریکی می‌تواند با ولتاژی بالاتر ولی جریانی کمتر انتقال یابد. [[انتقال انرژی الکتریکی|انتقال بهینه انرژی الکتریکی]] بدین معنا بود که می‌توان الکتریسیته را در یک [[نیروگاه]] مرکزی تولید کرد که از [[صرفه‌جویی در مقیاس]] سود می‌برد و به فاصله‌های نسبتاً دوری فرستاده می‌شود.<ref name=Patterson_p44-48>{{Citation |first=Walter C. |last=Patterson |title=Transforming Electricity: The Coming Generation of Change |pages=44–48 |year=1999 |publisher=Earthscan |isbn=1-85383-341-X}}</ref><ref>{{Citation |last=Edison Electric Institute |title=History of the Electric Power Industry |url=http://www.eei.org/industry_issues/industry_overview_and_statistics/history |accessdate=2007-12-08 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20071113132557/http://www.eei.org/industry_issues/industry_overview_and_statistics/history |archivedate=November 13, 2007 |deadurl=yes |df=}}</ref>

با مدرنیته یک ملت و بهبود اقتصاد آن، تقاضا برای الکتریسیته با سرعت بالایی افزایش می‌یابد. در ایلات متحده آمریکا، تقاضای برق در سه دهه اول سده بیستم، سالانه ۱۲ درصد افزایش می‌یافت.<ref>{{Citation |last=Edison Electric Institute |title=History of the U.S. Electric Power Industry, 1882–1991 |url=http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/chg_stru_update/appa.html |accessdate=2007-12-08}}</ref> اکنون کشورهای نو ظهور در عرصه اقتصاد، مانند چین و هند، چنین افزایشی را تجربه می‌کنند.<ref>{{Citation |last=Carbon Sequestration Leadership Forum |title=An Energy Summary of India |url=http://www.cslforum.org/india.htm |accessdate=2007-12-08 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20071205080916/http://www.cslforum.org/india.htm |archivedate=2007-12-05 |deadurl=yes |df=}}</ref><ref>{{Citation |last=IndexMundi |title=China Electricity – consumption |url=http://www.indexmundi.com/china/electricity_consumption.html |accessdate=2007-12-08}}</ref> به‌طور تاریخی، افزایش تقاضای الکتریسیته، از تقاضا برای سایر شکل‌های انرژی پیش افتاده‌است.<ref name=NRC1986>{{Citation |last=National Research Council |authorlink=United States National Research Council |title=Electricity in Economic Growth |publisher=National Academies Press |year=1986 |isbn=0-309-03677-1}}</ref>{{Rp|16}}

[[تأثیرات محیطی تولید الکتریسیته|نگرانی‌های محیطی از تولید الکتریسیته]] منجر به افزایش تمرکزها برای استفاده از [[انرژی تجدیدپذیر|منابع تجدیدپذیر]]، به خصوص [[توان بادی]] و [[انرژی آبی]] شده‌است. اگرچه می‌توان انتظار داشت که تأثیر محیطی وسایل مختلف الکتریکی ادامه می‌یابد، شکل نهایی آن تقریباً پاک است.<ref name=NRC1986 />{{Rp|89}}

اثر الکترومغناطیس به‌طور آشکار در [[موتور الکتریکی]] به کار می‌رود، که ابزاری مؤثر و پاک برای توان محرک فراهم می‌آورد. یک موتور بی حرکت مانند [[وینچ]]، به راحتی مقداری نیرو فراهم می‌آورد، اما موتوری که با کاربرد برق حرکت می‌کند، مانند یک [[ماشین برقی]]، باید یا یک منبع توان مانند باتری را حمل کند یا جریان را از یک اتصال کشویی مانند یک [[شاخک برقرسان]] دریافت کند. همچنین از الکتریسیته برای تأمین سوخت [[حمل و نقل عمومی]] شامل اتوبوسها و قطارهای برقی استفاده می‌شود.<ref>{{Citation |title=Public Transportation |newspaper=Alternative Energy News |date=2010-03-10 |url=http://www.alternative-energy-news.info/technology/transportation/public-transit/}}</ref>

{{اصلی|شوک الکتریکی}}

| isbn = 978-0-7506-8074-5}}</ref> آستانه درک انسان با توجه به فرکانس و مسیر عبوری جریان متغیر است ولی برای فرکانس اصلی (در آسیا ۶۰ هرتز) بین ۰٫۱ تا ۱ میلی‌آمپر متغیر است. با این وجود یک جریان ضعیف در حد میکروآمپر در شرایط مشخصی به عنوان [[الکترولرزه]] توسط بدن تشخیص داده می‌شود.<ref>{{Citation |first=Sverre |last=Grimnes |title=Bioimpedance and Bioelectricity Basic |publisher=Academic Press |year=2000 |pages=301–09 |isbn=0-12-303260-1}}</ref> اگر جریان خیلی قوی باشد موجب انقباض ماهیچه‌ها، [[تارلرزه]] قلب و [[سوختگی]] بافت می‌شود.<ref name=tleis /> هیچ مشخصه ظاهری برای یک جسم هادی حاوی الکتریسیته وجود ندارد در نتیجه برق یک خطر منحصربفرد است. دردی که توسط یک شوک الکتریکی ایجاد می‌شود می‌تواند شدید باشد، این دلیل منجر شده‌است که در زمان‌های مختلف این کار به عنوان یک روش برای [[شکنجه]] استفاده شود. به مرگی که ناشی از شوک الکتریکی باشد [[مرگ در اثر برق]] اطلاق می‌شود. در حال حاضر استفاده از این عبارت جز در بعضی حوزه‌های قضایی، که در آن‌ها به معنی [[اعدام]] است، کاهش یافته‌است.<ref>{{Citation |first=J.H. |last=Lipschultz |first2=M.L.J.H. |last2=Hilt |title=Crime and Local Television News |publisher=Lawrence Erlbaum Associates |year=2002 |page=95 |isbn=0-8058-3620-9}}</ref>

الکتریسیته توسط انسان اختراع نشده‌است و در طبیعت به شکلهای مختلف وجود دارد، یک نمود همیشگی آن [[آذرخش]] است. بسیاری از تعاملات آشنا در حد ماکروسکوپیک مانند حس [[لامسه]]، [[اصطکاک]] و [[پیوندهای شیمیایی]] ناشی از تعاملات بین میدان‌های الکتریکی در مقیاس اتمی هستند. تصور می‌شود که [[میدان مغناطیسی زمین]] توسط یک [[دینام طبیعی]] ناشی از جریانهای دوار در مرکز سیاره ایجاد شده‌است.<ref>{{Citation |first=Thérèse |last=Encrenaz |title=The Solar System |page=217 |publisher=Springer |isbn=3-540-00241-3 |year=2004}}</ref> کریستال‌های مشخصی مانند [[کوارتز]] و [[شکر]] زمانی که تحت فشار قرار می‌گیرند بین دو طرف خود اختلاف پتانسیل ایجاد می‌کنند.<ref name=crystallography>{{Citation |first=José |last=Lima-de-Faria |first2=Martin J. |last2=Buerger |title=Historical Atlas of Crystallography |journal=Zeitschrift für Kristallographie |volume=209 |issue=12 |page=67 |publisher=Springer |isbn=0-7923-0649-X |year=1990 |bibcode=1994ZK....209.1008P |doi=10.1524/zkri.1994.209.12.1008a}}</ref> این پدیده که [[اثر فشاربرقی]] نام دارد و از [[زبان یونانی|واژه یونانی]] piezein به معنی فشار گرفته شده‌است، در سال ۱۸۸۰ توسط [[پیر کوری]] و [[ژاکس کوری]] کشف شده‌است. این اثر دوطرفه است یعنی اگر یک ماده پیزوالکتریک را در میدان الکتریکی قرار دهیم ابعاد آن به مقدار بسیار ناچیز تغییر می‌کند.<ref name=crystallography />

در سال ۱۸۵۰، [[ویلیام اوارت گلدستون]] از [[مایکل فارادی]] پرسید، چرا الکتریسیته ارزشمند است. فارادی پاسخ داد، «یک روز شما مالیات آن را خواهید پرداخت.»<ref name="The Conversation">{{Citation |last=Jackson |first=Mark |url=http://theconversation.com/theoretical-physics-like-sex-but-with-no-need-to-experiment-19409 |title=Theoretical physics – like sex, but with no need to experiment |publisher=The Conversation |date=4 November 2013}}</ref>

در قرن ۱۹ام و اوایل قرن ۲۰ام، حتی در [[جهان غرب|جهان صنعتی غرب]]، هنوز الکتریسیته به بخشی از زندگی روزمره مردم تبدیل نشده بود. [[فرهنگ عامه]] زمان، اغلب آن را در قالب نیرویی اسرارآمیز و شبه جادویی به تصویر می‌کشید که قادر بود زندگی را نابود و مرده را زنده کند یا حتی قوانین طبیعت را به زانو درآورد.<ref name="Van Riper 69">{{Citation |last=Van Riper |first=A. Bowdoin |title=Science in popular culture: a reference guide |publisher=[[گروه انتشاراتی گرینوود]] |location=Westport |year=2002 |pages=69 |isbn=0-313-31822-0}}</ref> این گرایش با آزمایش‌های [[لوییجی گالوانی]] در سال ۱۷۷۱ ایجاد شد که در آن پاهای قورباغه‌های مرده با به کار بردن [[الکتریسته حیوانات]] به حرکت درآمد. اندکی پس از کار گالوانی، «تجدید حیات» یا احیای مجدد افراد ظاهراً مرده یا غرق شده، در ادبیات پزشکی گزارش شد. این نتایج با [[مری شلی]] به هنگام انتشار [[فرانکنشتاین]] (۱۸۱۹)، مشهور شدند، اگرچه او واژهٔ تجدید حیات را به هیولا نسبت نداد. تجدید حیات هیولاها با استفاده از الکتریسیته، بعداها به موضوعی ترسناک در فیلم‌های ژانر وحشت تبدیل شد.

با افزایش آشنایی عمومی با الکتریسیته به عنوان نیروی حیاتی [[انقلاب صنعتی دوم]]، صاحبانش در نقش‌های مثبتی،<ref name="Van Riper 71">Van Riper, op.cit. , p. 71.</ref> مانند کارکنان در «مرگ انگشت در پایان دست‌کش‌هایشان مانند قطعه قطعه کردن سیم‌های زندگی» در شعر [[پسران مارتا]] از [[رودیارد کیپلینگ]] در سال ۱۹۰۷ ظاهر شدند.<ref name="Van Riper 71" /> ماشین‌های دارای قدرت الکتریکی از تمام انواع، در داستان‌های ماجراجویانه‌ای چون داستان‌های [[ژول ورن]] و [[تماس سویفت]] برجسته شدند.<ref name="Van Riper 71" /> اربابان الکتریسیته، چه تخیلی و چه واقعی، از جمله دانشمندانی چون [[توماس ادیسون]]، [[چارلز آلگرنون پارسونز]]، و [[نیکولا تسلا]]، به عنوان جادوگران، علم میان مردم مشهور شدند.<ref name="Van Riper 71" />

{{پانویس|۲}}

* {{یادکرد ویکی|عنوان = Electricity |پیوند = https[[://en.wikipedia.org/w:Special:PermanentLink/index.php?title=Electricity&oldid=608111269]] |زبان =انگلیسی| بازیابی = ۲۸ خرداد ۱۳۹۳}}

== منابع ==

== پیوند به بیرون ==

* [https://books.google.com/books?id=n-MDAAAAMBAJ&pg=PA772&dq=Popular+Mechanics+1931+curtiss#v=onepage&q&f=true «صد سال برق»، مه 1931،۱۹۳۱، مجله پاپیولر مکانیکس (به زبان انگلیسی)]