کتاب برق ‏و ‏زندگی

فهرست
فصـل اول 11
برق یا الکتریسیته……………………………………………………………………………………… 12
تاریخچه الکتریسیته………………………………………………………………………………….. 13
تالس، اولین محقق شناخته‌شده الکتریسیته 14
بنجامین فرانکلین «محقق برق» 15
مایکل فارادی «محقق برق» 15
مفاهیم برق یا الکتریسیته 17
میدان مغناطیسی 26
نحوه تولید برق و موارد استفاده……………………………………………………………………. 31
انتقال انرژی در مقیاس‌های کلان 33
الکتریسیته و جهان طبیعی…………………………………………………………………………. 40
اجزای اصلی ژنراتور 45
انواع ژنراتور 54
ژنراتور AC 55
ژنراتور DC 56
موتور الکتریکی 63
موتورهای جریان مستقیم 64
electric motor 64
موتورهای میدان سیم‌پیچی شده 65
موتورهای یونیورسال 67
موتورهای «جریان متناوب» (AC: Alternating Current) 69
اجزا و انواع موتور AC 70
موتورهای گشتاور 79
موتورهای پله‌ای 79
موتور مغناطیس دائم 80
موتورهای DC بدون جاروبک 80
موتورهای DC بدون هسته: 83
موتورهای خطی 84
موتورهای الکتریکی تغذیه دوسویه 84
موتور با دو پورت مکانیکی 85
نانو موتور نانولوله 86
ترانسفورماتور 86
انواع ترانسفورماتورها 88
انواع ترانسفورماتور 91
ترانسفورماتور جریان 93
ترانسفورماتور ولتاژ 95
ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT) 96
انواع ترانسفورماتور از نظر کاربرد 96
ترانسفورماتورهای روغنی 97
ترانسفورماتورهای خشک 97
انواع ترانسفورماتور اندازه‌گیری 98
ترانسفورماتورهای تطبیق امپدانس 99
ترانسفورماتور ایزوله 99
انواع ترانسفورماتور ازنظر عایق 101
سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی 101
وظایف شرکت‌های توزیع برق 101
فصـل دوم 109
تاریخچه پیدایش الکترومغناطیس……………………………………………………………….. 110
پیشگامان علم الکترومغناطیس…………………………………………………………………… 110
تقسیم‌بندی کلی الکترومغناطیس……………………………………………………………….. 111
الکترومغناطیس امروزی……………………………………………………………………………. 111
گستره الکترومغناطیس…………………………………………………………………………….. 111
تعریف فیزیک امواج الکترومغناطیسی…………………………………………………………… 112
طیف نمایی و فیزیک امواج الکترومغناطیسی 114
کاربرد و بررسی طول‌موج‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی 116
نحوه تولید امواج الکترومغناطیسی 117
سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی 118
موج رادیویی 119
ماهیت فیزیک امواج رادیویی 119
نحوه برخورد فیزیک امواج رادیویی با بافتها 120
امواج RF در فیزیک امواج رادیویی 120
تداخل سازنده و ویرانگر 122
شرط ایجاد تداخل پایدار 122
شرایط عملی تداخل 123
تداخل امواج صوتی 123
تداخل امواج نوری 124
شباهت معادلات ماکسول با معادلات دیگر 124
قطبش (نور و موج) 126
انواع قطبش 127
قطبش خطی 128
قطبش بیضی‌وار 128
قطبش دایروی 128
انواع قطبش دایروی 130
قطبش خطی 130
پلاروید 132
انواع قطبش خطی 133
الکتریسیته ساکن……………………………………………………………………………………. 133
روش از بین بردن الکتریسیته استاتیک 134
جریان متناوب و مستقیم 135
جریان متناوب (AC) 136
شکل موج جریان AC 137
تعریف موج سینوسی 138
امواج سینوسی 139
کاربردهای جریان AC 139
جریان مستقیم (DC) 140
امواج DC 140
کاربردهای جریان DC 141
جریان متناوب در مقابل جریان مستقیم 141
جریان مستقیم فشار-قوی (HVDC) 143
تفاوت جریان برق متناوب و مستقیم 148
فصـل سوم 151
پست‌های هوایی……………………………………………………………………………………… 152
انبارداری وسایل پست برق هوایی 167
منـابع و مآخـذ 174
منابع فارسی 174
منابع غیر فارسی 174

مدت‌ها قبل از این‌که هرگونه دانشی درزمینه ی الکتریسیته وجود داشته باشد، مردم در مورد شوک‌های الکتریکی مارماهی‌های برقی می‌دانستند. متن‌های مربوط به مصر باستان که تاریخشان به 2750 سال قبل از میلاد مسیح برمی‌گردد، از این ماهی‌ها بانام «تندرگر نیل» یادکرده‌اند و آن‌ها را به‌عنوان محافظ سایر ماهی‌ها می‌دانستند. وجود ماهی‌های برقی هزار سال بعد نیز توسط یونانیان و رومیان باستان و طبیبان عرب، گزارش شد. چندین نویسنده دوران باستان مانند پلینیوس و اسکریبونیوس لارگوس اثر بی‌حس‌کننده شوک الکتریکی که از گربه‌ماهی یا پرتو ماهی برقی را تأیید کردند و می‌دانستند چنین شوک‌هایی می‌توانند در داخل اجسام رسانا حرکت کنند. به بیمارانی که از بیماری‌های چون نقرس یا سردرد رنج می‌بردند گفته می‌شد ماهی‌های برقی را لمس کنند. این کار به امید این انجام می‌شد که حرکت سریع این نوع ماهی‌ها بتواند آن‌ها را درمان کند. احتمالاً اولین و نزدیک‌ترین رویکرد به کشف هویت صاعقه و الکتریسیته ناشی از هر منبع دیگری به عرب‌ها مرتبط بوده است که قبل از قرن 15 میلادی واژه عربی رعد را به پدیده صاعقه اختصاص داده بودند و آن را در مورد پرتو ماهی برقی نیز به کار می‌بردند.
تمدن‌های باستانی در اطراف دریای مدیترانه می‌دانستند که برخی از اشیا، مانند میله‌های کهربایی را می‌توان به خزهای روی پوست گربه مالید که باعث می‌شد تا میله اجسام سبک مانند پر را به خود جذب کند. تالس، حدود 600 سال قبل از میلاد مسیح، مجموعه مشاهداتی را بر روی الکتریسیته ساکن انجام داد. او از این مشاهدات نتیجه گرفت برخلاف برخی کانی‌ها مانند مگنتیت که به مالش احتیاجی نداشتند، اصطکاک باعث مغناطیسی شدن کهربا می‌شود. نظریه تالس مبنی بر این‌که علت جذب پر توسط میله، ناشی از تأثیرات مغناطیسی است درست نبود، اما بعدها علم توانست وجود ارتباط بین مغناطیس و الکتریسیته را ثابت کند. بر اساس یک نظریه جنجالی، این احتمال وجود دارد که پارت‌ها در مورد نحوه انجام فرآیند آبکاری اطلاع داشتند. این فرضیه بر اساس کشف پیل بغدادی که به یک سلول گالوانی شباهت دارد، در سال 1936 میلادی مطرح‌شده است. البته معلوم نیست که این اثر باستانی ماهیتاً الکتریکی بوده باشد.
تالس، اولین محقق شناخته‌شده الکتریسیته
الکتریسیته تا سال 1600 میلادی و به مدت هزار سال، تنها به‌صورت یک کنجکاوی ذهنی باقی ماند. در این زمان بود که دانشمند انگلیسی ویلیام گیلبرت، تحقیق دقیقی بر روی الکتریسیته و مغناطیس انجام داد و توانست بین اثر جذب مغناطیسی و اثر الکتریسیته ساکن که با مالش عقیق ایجاد می‌شد تفاوت قائل شود. او کلمه جدیدی را در زبان نئو لاتین ابداع کرد. این کلمه electricus(به معنی «از عقیق» یا «شبیه به عقیق» که از کلمه elektron در زبان یونانی به معنی «عقیق» مشتق شده است) نام داشت. او از این کلمه برای اشاره به خاصیت جذب اجسام کوچک، پس از مالیده شدن استفاده کرد. این ارتباط، باعث به وجود آمدن کلمه‌های انگلیسی الکتریک و الکتریسیته شد که اولین بار توسط توماس براون در کتاب Pseudodoxia Epidemica که در سال 1646 چاپ شد مورداستفاده قرار گرفت.
در این زمینه کارهای بیشتری توسط افرادی چون اتو وان گریکه، رابرت بویل، استفن گری و شارل فرانسوا دو فِی انجام گرفت. در قرن 18 میلادی، بنجامین فرانکلین تحقیق جامعی را درزمینهٔ الکتریسیته انجام داد. او برای این کار حتی تمامی اموالش را فروخت تا بتواند هزینه‌های این تحقیق را فراهم کند. مشهور است که او در ماه ژوئن سال 1752، یک کلید فلزی را به بخش پایینی رشته نخ مرطوب بادبادک متصل کرد و این بادبادک را در هوای طوفانی به پرواز درآورد. توالی جرقه‌هایی که از کلید فلزی به پشت دست او می‌پریدند نشان داد که صاعقه نیز ماهیتی الکتریکی دارد. او همچنین رفتار به‌ظاهر متناقض ظرف شیشه‌ای لِیدن (نوعی خازن اولیه) که به‌عنوان دستگاهی برای ذخیره مقادیر زیاد بار الکتریکی شناخته می‌شد را ازنظر الکتریسیته‌ای که از بارهای مثبت و منفی تشکیل می‌شد تشریح کرد.
بنجامین فرانکلین «محقق برق»
بنجامین فرانکلین در قرن 18 میلادی تحقیقات جامعی را بر روی الکتریسیته انجام داد که در کتاب «تاریخچه و وضعیت فعلی الکتریسیته» نوشته جوزف پریستلی به‌تفصیل توضیح داده‌شده است. نام فرانکلین به‌عنوان مؤلف همکار بر روی این کتاب چاپ‌شده است.
در سال 1791، لوییجی گالوانی کشف خود از به یو الکترومغناطیس را منتشر کرد و نشان داد الکتریسیته، واسطه‌ای است که نورون‌ها از طریق آن، سیگنال‌ها را به عضلات منتقل می‌کنند. باتری الساندرو ولتا، یا پیل ولتایی که در سال 1800 و از لایه‌های متناوب روی و نقره ساخته‌شده بود منبع قابل‌اطمینان‌تری از انرژی الکتریکی را نسبت به ژنراتورهای الکترواستاتیکی که قبلاً مورداستفاده قرار می‌گرفت، در اختیار دانشمندان گذاشت. به رسمیت شناخته شدن الکترومغناطیس، یعنی پیوستگی پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی، نتیجه زحمات هانس کریستین اورستد و آندره-ماری آمپر در سال‌های 1819 و 1820 است. مایکل فارادی موتور الکتریکی را در سال 1821 اختراع کرد و گئورگ اهم، در سال 1827، مدار الکتریکی را به‌صورت ریاضی تحلیل کرد. الکتریسیته و مغناطیس (و نور) به‌صورت قطعی توسط جیمز کلرک ماکسول به یکدیگر مرتبط شدند. این کار به‌طور مشخص در مقاله او به نام «در مورد خطوط فیزیکی نیرو» مربوط به سال‌های 1861 و 1862 انجام گرفت.
مایکل فارادی «محقق برق»
کشفیات مایکل فارادی سنگ بنای فناوری موتورهای الکتریکی بود. اگرچه در اوایل قرن 19، پیشرفت سریعی در علم الکتریسیته مشاهده شد، اما بزرگ‌ترین پیشرفت در مهندسی برق در اواخر قرن 19 اتفاق افتاد. از طریق افرادی چون الکساندر گراهام-بل، اتو به لاتی، توماس ادیسون، گالیله فراری، الیور هوی ساید، آنیوس یدلیک، ویلیام تامسون ملقب به نخستین بارون کلوین (لرد کلوین)، چارلز آلگرنون پارسونز، ورنر فون زیمنس، جوزف سوان، رجینالد فسندن، نیکولا تسلا و جرج وستینگ هاوس، الکتریسیته از یک کنجکاوی ذهنی به ابزاری ضروری برای زندگی مدرن تبدیل شده و به نیروی پیشرانه دومین انقلاب صنعتی بدل شد.
در سال 1887، هاینریش هرتز پی برد که الکترودهایی که نور فرابنفش به آن‌ها تابیده می‌شود، به‌گونه‌ای راحت‌تر باعث ایجاد جرقه‌های الکتریکی می‌شوند. در سال 1905، آلبرت انیشتین مقاله‌ای را منتشر کرد که در آن داده‌های آزمایشگاهی اثر فوتوالکتریک را ناشی از ناشی از این امر دانست که انرژی نور در بسته‌های کوانتیزه گسسته حمل شده و باعث جذب انرژی توسط الکترون‌ها می‌شود. این کشف منجر به انقلاب کوانتومی شد. در سال 1921، جایزه نوبل فیزیک به خاطر «کشف قانون فوتوالکتریک» به انیشتین اهدا شد. اثر فوتوالکتریک در حسگرهای نوری (فوتوسل¬ها) مورداستفاده قرار می‌گیرد و نمونه‌های آن را می‌توان در صفحات خورشیدی مشاهده کرد. از این فوتوسل¬ها برای تولید برق در مقیاس تجاری استفاده می‌شود.
اولین قطعه حالت‌جامد، تشخیص‌دهنده کریستالی (تشخیص‌دهنده سبیل گربه) بود که در دهه 1900 میلادی، در گیرنده‌های رادیویی مورداستفاده قرار گرفت. در این قطعه، سیمی شبیه به سبیل گربه در تماس اندکی با یک کریستال جامد (مانند کریستال ژرمانیوم) قرار می‌گیرد تا بتواند یک سیگنال رادیویی را با استفاده از اثر برقراری تماس، تشخیص دهد. در یک جز حالت‌جامد، جریان تنها به عناصر و ترکیب‌های جامد محدود می‌شود که به‌گونه‌ای خاص طراحی‌شده‌اند تا بتوانند آن را قطع و وصل کرده یا تشدید کنند. جریان الکتریکی را می‌توان به دو شکل درک کرد: به‌عنوان الکترون‌های با بار منفی و یا به‌عنوان کمبود الکترون که باعث بار مثبت می‌شود و به آن حفره‌های الکترونی گفته می‌شود. این بارها و حفره‌ها را می‌توان در چارچوب فیزیک کوانتومی درک کرد. ماده سازنده اغلب یک‌نیمه‌رسانای کریستالی است.
با اختراع ترانزیستور در سال 1947، قطعات حالت‌جامد موفقیت چشمگیری یافت. دستگاه‌های حالت‌جامد متداول شامل ترانزیستورها، چیپ¬های ریزپردازنده و رم می‌باشند. نوع خاصی از رم¬ها که به آن‌ها رم فلش گفته می‌شود در حافظه‌های قابل‌حمل USB و اخیراً درایوهای حالت‌جامد مورداستفاده قرار می‌گیرد تا جایگزین دیسک‌های مغناطیسی (با چرخش مکانیکی) درایوهای دیسک سخت شود. قطعات حالت‌جامد در دهه‌های 50 و 60 میلادی و در جریان گذار از لامپ‌های خلأ به دیودها، ترانزیستورها، IC ها و LED های نیمه‌رسانا، بسیار متداول شدند.
مفاهیم برق یا الکتریسیته
بار الکتریکی: وجود بار الکتریکی، باعث به وجود آمدن یک نیروی الکترواستاتیکی می‌شود: بار ها بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند؛ این اثر در دوران باستان شناخته‌شده بود اما قابل‌درک نبود. می‌توان یک گوی سبک را که از یک نخ آویزان است از طریق تماس با یک میله شیشه‌ای که خودش نیز از طریق مالش با یک پارچه باردار شده است، باردار کرد. اگر یک گوی مشابه دیگر باهمان میله شیشه‌ای باردار شود، مشاهده می‌شود که دو گوی یکدیگر را دفع می‌کنند. درواقع بار الکتریکی به‌گونه‌ای عمل می‌کند که دو گوی را از یکدیگر دور کند. دو گویی که با میله‌های کهربایی باردار شوند نیز یکدیگر را دفع می‌کنند؛ اما اگر یکی از گوی‌ها با استفاده از میله شیشه‌ای باردار شود و برای دیگری از میله کهربایی استفاده شود، دو گوی یکدیگر را جذب می‌کنند. چنینی پدیده‌هایی در اواخر قرن 18 میلادی توسط چارلز-آگوستین کولمب موردبررسی قرار گرفتند. او نتیجه گرفت بار الکتریکی خودش را در دو شکل متضاد نمایش می‌دهد. این کشف منجر به قاعده کلی زیر شد که شهرت بسیاری یافته است: اشیا با بار مشابه همدیگر را دفع می‌کنند و اشیا با بار متضاد یکدیگر را جذب می‌کنند.
نیروی وارده، بر روی خود ذرات باردار اثر می‌کند، پس بار الکتریکی تمایل دارد تا بر روی یک سطح رسانا، خودش را تا جای امکان به‌صورت یکسان و یکنواخت توزیع کند. مقدار نیروی الکترومغناطیسی، چه به‌صورت جاذبه‌ای باشد و چه به‌صورت دافعه‌ای، توسط قانون کولمب محاسبه می‌شود که نیرو را به حاصل‌ضرب بار ها مربوط می‌کند و همچنین رابطه‌ای معکوس با مجذور فاصله بین دو بار دارد. نیروی الکترومغناطیسی بسیار قوی است و پس از نیروی هسته‌ای قوی، نیرومندترین به شمار می‌رود؛ اما برخلاف نیروی هسته‌ای قوی، نیروی الکترومغناطیسی در تمام فاصله‌ها وجود دارد. در مقایسه با نیروهای بسیار ضعیف‌تر گرانشی، نیروی الکترومغناطیسی که دو الکترون را از یکدیگر دور می‌کند برابر قوی‌تر از نیروی جاذبه‌ای است که آن‌ها را به سمت یکدیگر می‌کشاند.
تحقیقات نشان داده، منشأ بار الکتریکی انواع خاصی از ذره‌های زیراتمی است که خاصیت بار الکتریکی دارند. بار الکتریکی باعث به وجود آمدن نیروی الکترومغناطیسی می‌شود و با آن برهم‌کنش دارد. این نیرو یکی از 4 نیروی بنیادی طبیعت به شمار می‌رود. آشناترین حاملان بارهای الکتریکی، الکترون‌ها و پروتون‌ها هستند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند بار الکتریکی کمیتی پایستار است، یعنی مقدار بار کل در یک سیستم ایزوله الکتریکی بدون توجه به هرگونه تغییری که در داخل سیستم رخ دهد، همواره ثابت خواهد بود. در داخل سیستم، بار ممکن است از طریق تماس مستقیم و یا از طریق عبور کردن از یک ماده رسانا (مثلاً یک سیم) بین اجسام مختلف منتقل شود. واژه غیررسمی الکتریسیته ساکن به وجود بار خالص (یا عدم توازن بارهای مثبت و منفی) بر روی یک جسم اشاره دارد. این حالت معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که دو ماده غیرمشابه به یکدیگر مالیده می‌شوند و درنتیجه بار الکتریکی از یکی از آن‌ها، به دیگری منتقل می‌شود.
مقدار بار موجود بر روی الکترون‌ها و پروتون‌ها تنها در علامت تفاوت دارد؛ بنابراین می‌توان مقدار یک بار الکتریکی را با مثبت یا منفی بودن آن بیان کرد. طبق قرارداد، بار حمل شده توسط الکترون‌ها منفی و بار حمل شده توسط پروتون‌ها مثبت در نظر گرفته می‌شود. این قرارداد از تلاش‌های بنجامین فرانکلین نشات گرفته است. مقدار بار را معمولاً با حرف Q نمایش می‌دهند و برحسب واحد کولمب بیان می‌شود. هر الکترون باری یکسان و معادل کولمب است. پروتون نیز باری برابر دارد اما علامت آن مخالف علامت الکترون است؛ بنابراین بار پروتون برابر کولمب خواهد بود. بار الکتریکی تنها متعلق به ماده نیست، بلکه در پادماده نیز هر پادذره، باری برابر ولی مخالف با بار ذره مربوطه‌اش حمل می‌کند.
بار را می‌توان با چندین روش اندازه‌گیری کرد. یکی از ابزارهای اولیه برای این کار، الکتروسکوپ است که اگرچه هنوز برای آموزش در رده‌های درس مورداستفاده قرار می‌گیرد اما در حالت کلی الکترومتر الکترونیکی، جای آن را گرفته است.
الکتروسکوپ : بار موجود بر روی الکتروسکوپ ورقه طلا باعث می‌شود تا ورقه‌ها به‌وضوح یکدیگر را دفع کنند.
جریان الکتریکی: به حرکت بار الکتریکی، جریان الکتریکی اطلاق می‌شود و شدت آن اغلب با واحدی به نام آمپر اندازه‌گیری می‌شود. جریان الکتریکی می‌تواند ناشی از حرکت هر نوع ذره بارداری باشد. در اغلب موارد، این ذره‌ها الکترون‌ها هستند اما هر بار در حال حرکتی، باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود. جریان الکتریکی می‌تواند از برخی چیزها عبور کند که به آن‌ها رساناهای الکتریکی گفته می‌شود اما نمی‌تواند از برخی مواد عبور کند که به آن‌ها عایق‌های الکتریکی گفته می‌شود.
به‌عنوان یک قرارداد تاریخی، جریان مثبت با جهتی مشابه جهت حرکت هر بار الکتریکی مثبتی که در آن قرارگرفته است تعریف می‌شود. یا به عبارتی، از مثبت‌ترین بخش یک مدار به منفی‌ترین بخش آن جریان می‌یابد. جریانی که به این صورت تعریف شود، جریان قراردادی گفته می‌شود؛ بنابراین، حرکت الکترون‌ها با بار منفی در یک مدار الکتریکی که یکی از متداول‌ترین انواع جریان است در خلاف جهت الکترون‌ها، مثبت فرض می‌شود. بااین‌وجود، بسته به شرایط جریان الکتریکی می‌تواند شامل جریان ذرات باردار در هر یک از دو جهت و یا حتی در دو جهت به‌صورت هم‌زمان باشد. قرارداد مثبت به منفی، به‌طور گسترده برای ساده‌سازی این حالت مورداستفاده قرار می‌گیرد.
فرآیندی که از طریق آن، جریان الکتریکی از یک ماده عبور می‌کند رسانش الکتریکی نامیده می‌شود و ماهیت آن با ماهیت ذرات باردار در حال عبور و همچنین ماده‌ای که از آن عبور می‌کنند، تغییر می‌کند. مثال‌هایی از جریان الکتریکی شامل رسانش فلزی که در آن الکترون‌ها در داخل یک رسانا مانند یک فلز جریان پیدا می‌کنند و الکترولیز که در آن یون‌ها (اتم‌های باردار) در داخل یک مایع حرکت می‌کنند و یا حرکت جرقه‌های الکتریکی در داخل پلاسماها است. اگرچه خود ذرات ممکن است بسیار آرام حرکت کنند (در بعضی موارد سرعت رانش متوسط آن‌ها تنها کسری از میلی‌متر بر ثانیه است) اما میدان الکتریکی که باعث حرکت آن‌ها می‌شود، خودش با سرعتی نزدیک به‌سرعت نور منتشر می‌شود و این پدیده باعث می‌شود تا سیگنال‌های الکتریکی بتوانند با سرعت زیاد از طریق سیم‌ها منتقل شوند.
جریان الکتریکی چندین اثر قابل‌مشاهده در پی دارد که ازنظر تاریخی، از این آثار برای شناسایی وجود آن استفاده می‌شد. این‌که آب در اثر عبور جریان الکتریکی ناشی از یک پیل ولتایی تجزیه می‌شود توسط نیکولسن و کارلایل در سال 1800 کشف شد. این فرآیند امروزه بانام الکترولیز شناخته می‌شود. در سال 1833، کار این دو دانشمند به طرز وسیعی توسط مایکل فارادی گسترش پیدا کرد. جریانی که از یک جسم دارای مقاومت الکتریکی عبور می‌کند باعث گرم شدن موضعی آن جسم می‌شود. این اثر را جیمز ژول در سال 1840 به‌صورت ریاضی موردبررسی قرار داد. یکی از مهم‌ترین کشف‌های درزمینهٔ جریان الکتریکی در سال 1820 توسط هانس کریستین اورستد و به‌صورت تصادفی اتفاق افتاد. زمانی که او داشت خودش را برای تدریس در کلاس آماده می‌کرد، مشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیم، عقربه یک قطب‌نمای مغناطیسی را دچار اختلال می‌کند. او الکترومغناطیس که درواقع برهم‌کنش بنیادی بین الکتریسیته و مغناطیس است را کشف کرده بود. سطح تشعشعات الکترومغناطیس که توسط پدیده قوس الکتریکی ایجاد می‌شوند به‌اندازه کافی بالا هست تا بتواند باعث ایجاد تداخل الکترومغناطیسی شود که می‌تواند برای عملکرد تجهیزات مجاور، مضر باشد.
در کاربردهای مهندسی یا خانگی، جریان الکتریکی یا به‌صورت مستقیم (DC) و یا به‌صورت متناوب (AC) خواهد بود. منظور از این واژه‌ها، نحوه تغییر جریان در طول زمان است. جریان مستقیم، مثلاً جریانی که از باتری تولید می‌شود و بیشتر وسایل الکترونیکی به آن نیاز دارند، جریانی تک¬جهته از بخش مثبت مدار به بخش منفی آن است. اگر مطابق آنچه معمول است، این جریان ناشی از الکترون‌ها باشد، آن‌ها در جهت مخالف حرکت خواهند کرد. جریان متناوب هر جریانی است که به‌طور مداوم جهتش عوض می‌شود. تقریباهمیشه این تغییر جهت به شکل یک موج سینوسی اتفاق می‌افتد؛ بنابراین در جریان متناوب، بار در داخل یک رسانا عقب و جلو می‌رود بدون آنکه بار درمجموع درگذر زمان مسافتی را طی کند. مقدار میانگین جریان متناوب در طول زمان صفر است اما این نوع جریان ابتدا انرژی را در یک‌جهت و سپس در جهتی معکوس منتقل می‌کند. جریان متناوب تحت تأثیر خواص الکتریکی قرار دارد که در جریان مستقیم در حالت پایدار قابل‌مشاهده نیستند که به‌عنوان نمونه از این خواص می‌توان به خودالقایی و خود خازنی اشاره کرد. زمانی که مدار در معرض پاسخ‌های گذرا قرار می‌گیرد، مثلاً وقتی‌که برای بار اول به آن انرژی داده می‌شود، اثر این پدیده‌ها بسیار مهم خواهد شد.