خلاصه فصل سوم

ساختمان اتم و بار الکتریکی
الکترون، پروتون و نوترون سازندگان اصلی اتمها هستند. پروتونها و نوترونها هسته اتم را تشکیل میدهند و الکترونها به دور هسته حرکت میکنند. برای توجیه باردار شدن اجسام باید به ساختار اتمها توجه کنیم.
فستکترونها بار منفی دارند. بار پروتون مثبت است و از نظر مقدار مساوی بار الکترون است. نوترون- ذره موجود در هسته اتم- بدون بار است. در حالت عادی تعداد الکترونها و پروتونها در یک اتم یکسان است، مگر اینکه اتم یونیزه شده باشد. شکل  ساختمان اتم هلیوم را نشان میدهد.

دسته بندی مواد از دیدگاه الکتریکی
مواد را در حالت کلی به چهار دسته میتوان دستهبندی کرد:

مواد رسانا: در بعضی مواد جامد ساختمان اتمی به گونهای است که الکترونهای ظرفیتی یعنی الکترونهای آخرین لا یه هر اتم، به سادگی و با گرفتن انرژی اندکی، از اتم خود رها شده و در داخل ماده جامد، آزادانه جابجا میشوند این خاصیت باعث رسانایی این مواد میشود.  از مواد رسانا می توان  مس، آلومینیوم و آهن را نام برد.
مواد نارسانا: موادی هستند که جریان الکتریکی را از خود عبور نمیدهند. در این مواد الکترونها برای رها شدن از اتم یا مولکول، انرژی زیادی لازم دارند. چون معمولاً تا این انرژی را به دست نیاورند، نمیتوانند آزادانه جابجا شوند. از مواد نارسانا میتوان شیشه لاستیک و چوب را نام برد.
مواد نیمه رسانا: این مواد نه نارسانا هستند و نه رسانا. در این مواد الکترونهای آزاد به اندازه فلزات وجود ندارند. مواد نیمه رسانا در ساختمان ترانزیستور و مدارهای پیچیده بسیار بکار میروند. از مواد نیمه رسانا میتوان ژرمانیم را نام برد.  


در هنگام باردار شدن هر جسم مقداری الکترون منتقل میشود. در این انتقال الکترون، چون بین دو جسم هیچ الکترونی بوجود نمیآید واز بین نمیرود، بار الکتریکی دو جسم باید از نظر اندازه برابر و از نظر علامت قرینه باشند. یعنی اگر یکی از آنها بار مثبت پیدا کرد، دیگری باید به همان اندازه بار منفی پیدا کند.
 قانون پایستگی بار الکتریکی بصورت زیر بیان میشود:
بار الکتریکی بوجود نمی آید و از بین هم نمیرود و فقط از جسمی به جسم دیگر منتقل میشود.
این بیان را پایستگی بار الکتریکی می نامیم.
قبل از کشف الکترون تصور برآن بود که انتقال بارهای مثبت موجب باردار شدن اجسام میگردد. یعنی در اثر مالش، بارهای مثبت از یک جسم به جسم دیگر منتقل میشوند. در نتیجه جسمی که بار مثبت از دست داده دارای بار منفی و جسمی که بارهای مثبت را گرفته است، داری بار مثبت میگردد. این فرض هیچ تضادی با این واقعیت که بارهای منفی نقل مکان کنند ندارد و در هر دو صورت یک نتیجه حاصل میشود. یعنی، چه یک جسم بار مثبت از دست بدهد و یا بار منفی بدست آورد، در هر دو صورت بار منفی پیدا خواهدکرد. بنابراین برای احترام به کارهای علمی دانشمندان گذشته با وجود اینکه با هر دو روش نتیجه واحدی حاصل میشود، فرض میکنیم که بارهای مثبت شارش میکنند.