تاثیر میدان الکتریکی بر شعله - شعله شمع پلاسما است و حاوی یون های مثبت و الکترون های آزاد

تاثیر میدان الکتریکی بر شعله:

آیا میدان الکتریکی می تواند، شعله شمع را منحرف کند؟

برای پاسخ به این سوال ابتدا باید، شعله شمع را شناخت. باید بدانیم شعله از چه چیزی تشکیل شده است. آیا می دانید شعله در کدام دسته از حالت های ماده (جامد، مایع، گاز) قرار می گیرد؟

شعله در هیچکدام از حالت های ماده (جامد، مایع، گاز ) قرار نمی گیرد. بلکه در دسته چهارم که آنرا پلاسما می نامیم، قرار می گیرد.

پلاسما چیست؟

پلاسما یکی از چهار فاز اصلی ماده است. پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می‌دهد. واژه پلاسما به گاز یونیزه‌شده‌ای گفته می‌شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتم‌های آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه‌شده‌ای که تعداد الکترون‌های آزاد آن تقریباً برابر با تعداد یون‌های مثبت آن باشد، پلاسما گفته می‌شود.

گفته می‌شود ۹۹٪ ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست. این برآورد، تخمین معقولی است از این واقعیت که ماده درون ستارگان و اتمسفر اطراف آن‌ها ابرهای گازی و نیز فضای بین ستارگان اغلب بصورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما، هنگامی که جو زمین را ترک می‌کنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می‌شویم که شامل کمربندهای تشعشعی وان آلن و بادهای خورشیدی است. با نگاهی به زندگی پیرامونمان می‌توان نمونه‌های متنوعی از پلاسما را یافت. جرقه رعد و برق، تابش ملایم شفق قطبی، گازهای داخل یک لامپ فلورسنت یا لامپ نئون و یونش و لامپ مهتابی. مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده می‌شود.

با این وجود حالت‌های غالب ماده در بخشی از جهان که ما در آن زندگی می‌کنیم جامد، مایع و گاز می‌باشند؛ بنابراین می‌توان گفت ما در ۱ درصدی از جهان زندگی می‌کنیم که در آن حالتی از ماده به جز پلاسما غلبه دارد.

همانطوری که در فوق گفتیم شعله، پلاسما است. یعنی از یون های مثبت و الکترون های آزاد تشکیل شده است. و در اثر گرما هوای اطراف خود را نیز یونیزه می کند. و موجب رسانایی هوای اطراف شمع می شود.

اگر با استفاده از دو صفحه موازی که هر کدام آنها به یک سر مولد متصل است، یک میدان الکتریکی ایجاد کنیم، در صورت نزدیک کردن دو صفحه، به دلیل افزایش بزرگی میدان الکتریکی، در اثر انرژی الکتریکی مولکول های هوا یونیزه می شوند و رسانا می شوند. آنگاه جرقه الکتریکی که ناشی از تخلیه بارهای الکتریکی است (همانند صاعقه و رعد و برق) را مشاهده می کنیم. در این پدیده هم نور مشاهده می شود و هم صدا شنیده می شود. به دلیل برانگیختگی الکترون ها، الکترون هایی که به ترازهای بالاتر رفته اند، در برگشت به ترازهای پایه، فوتون هایی را تابش می کنند که ما به صورت نور مرئی آن را مشاهده می کنیم. همچنین در اثر این پدیده به دلیل آزاد شدن انرژی و افزایش دما، مولکول های هوا دارای انرژی جنبشی بیشتری شده و نوسان های بیشتری انجام می دهند. و موجب ایجاد صوت می شوند. می دانیم که صوت، ناشی از نوسان مولکول های هواست.

حال اگر دو صفحه موازی از هم فاصله ای داشته باشند، که در آن تخلیه الکتریکی صورت نگیرد، و شمعی را بین این دو صفحه قرار دهیم، تاثیر میدان الکتریکی بر شعله مشخص می شود. مطابق شکل زیر، الکترون های آزاد شعله، به سمت صفحه با بار مثبت و یون های مثبت شعله به سمت صفحه با بار منفی منحرف می شوند.

تاثیر میدان الکتریکی بر شعله شمع را مشاهده کردیم و دیدیم که چگونه آنرا منحرف می کند. به طور مثال در شکل زیر سوزنی را بوسیله واندوگراف دارای بار مثبت کرده ایم و آنرا به شعله شمعی نزدیک می کنیم. می بینیم که شعله شمع به سمت راست منحرف می شود. چون یون های مثبت شعله توسط بار مثبت سوزن دفع می شود. و همچنین الکترون های آزاد جذب بارهای مثبت سوزن می شوند و پس از مدتی که سوزن تخلیه شد، اثر حذف می شود و شعله شمع به حالت عادی خود بر می گردد.