تعتبر الكهرباء جزءًا أساسيًا من حياتنا اليومية، حيث تعمل معظم الأجهزة الكهربائية المحيطة بنا بالكهرباء الديناميكية، التي تسير في الأسلاك وتُنتَج بواسطة المولدات الكهربائية. ولكن في هذا المقال، سنستعرض نوعًا آخر من الكهرباء يُعرف بالكهرباء الساكنة. سنتناول الفروق بينها وبين الكهرباء المستخدمة في المنازل ونقدم لكم استخداماتها في حياتنا اليومية.
الانجذاب الكهربائي
- ظهرت قبل عدة سنوات ظاهرة تُؤدي إلى جذب بعض الجسيمات الصغيرة للأشياء المحيطة، وأثبتت الدراسات أن هذا مرتبط بالانجذاب الكهربائي.
- ويحدث هذا الانجذاب نتيجة فرك هذه الأشياء بشكل مستمر.
- عند دراسة هذه الظاهرة تبين أنها تتعلق بتكوين الكهرباء الساكنة.
- أطلق العلماء على هذا النوع من الكهرباء اسم الكهرباء الاستاتيكية أو الكهرباء السكونية.
- تتولد الكهرباء الساكنة بسبب تجمع الإلكترونات في مكان معين، أو اختفائها من هذا المكان.
- الإلكترون هو جسيم صغير يحمل شحنة سالبة ويُدَوِّر حول نواة الذرة.
- بما أن الشحنة السالبة للإلكترونات تتفاعل مع الشحنات الموجبة للبروتونات الموجودة في النواة، يحدث انجذاب بينهما.
- لذا يُعتبر التجاذب الذي يحدث بين الشحنات الموجبة والسالبة أساس تكوين الكهرباء الاستاتيكية.
تعريف الكهرباء الساكنة
- تظهر الكهرباء الساكنة ككتلة من الشحنات المتجمعة على الأجسام.
- لكن تراكم هذه الشحنات قد يؤدي إلى مشاكل محتملة.
- عندما يحاول شخص نقل الأجسام المشحونة، يمكن أن يتسبب ذلك في حدوث شرارة كهربائية خطيرة.
- تحدث هذه الشرارة عند انتقال الشحنات من الأجسام ذات الشحنات العالية إلى الأجسام ذات الشحنات المنخفضة.
- مثلاً، يمكن أن يظهر تأثير الشرارة الكهربائية أثناء خلع الملابس.
- كما يحدث أيضًا عند اقتراب اليد من الأجهزة الكهربائية مثل الثلاجة أو التلفاز.
اكتشاف الكهرباء الساكنة
- في عام 600 قبل الميلاد، تمكن الإغريق من التعرف على ظاهرة الكهرباء الساكنة.
- حيث أجرى الفيلسوف اليوناني طاليس تجربة بفرك الكهرمان بقطعة قماش.
- عند ترك الكهرمان، لاحظ أنه يجذب خيوط الصوف والقطن المجاورة له.
- بعد سنوات، قام العالم ويليام جلبرت بدراسة الكهرباء وأوضح أن لها خصائص جذب للأشياء.
- توجه العلماء لدراسة الظواهر الكهربائية، حتى توصل العالم الفرنسي شارل إلى اكتشافات جديدة.
- اكتشف شارل أن بعض الأجسام تتجاذب عند تدليكها، بينما تتنافر الأشياء الأخرى.
- كان هذا الاكتشاف في عام 1733 ميلاديًا.
- ثم اكتشف بنجامين فرانكلين الشحنات الموجبة والسالبة في القرن الثامن عشر، بعد إجراء تجربة خطيرة أدت إلى اكتشافاته حول الشحنات الكهربائية في السحب.
- استخدم طائرة ورقية مرتبطة بمفتاح معدني أثناء هبوب عاصفة رعدية، ليلاحظ توليد شرارة كهربائية بين الطائرة والأجسام الأرضية.
تفسير توليد الكهرباء الساكنة
- تتولد الكهرباء الساكنة نتيجة لاستخدام بعض الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة.
- تساهم الأبراج المتنقلة في الأماكن السكنية في زيادة شعور السكان بالكهرباء الساكنة.
- يحدث ذلك نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية في الهواء من وإلى الأبراج المتنقلة.
- أيضاً، يرتدي بعض الأشخاص أقمشة تزيد من شعورهم بالكهرباء الساكنة.
- من الأقمشة التي تسهم في ذلك: البوليستر والصوف.
- تعتبر الظروف الجوية من العوامل التي تؤثر في الإحساس بالكهرباء الساكنة.
- حيث إن الجو الجاف الخالي من بخار الماء يعزز من الشعور بالكهرباء الساكنة.
- فهو يعد عازلاً، مانعًا انتقال الشحنات والإلكترونات.
- في المقابل، الهواء الذي يحتوي على بخار الماء يعد موصلًا للكهرباء، مما يساعد في انتقال الشحنات.
- تتكون هذه الشحنات على جسم الإنسان، ويشعر بها عند ملامسة أي سطح معدني أو شخص آخر.
- الذي يكون لديه شحنات كهربائية يشعر بصعقة كهربية بسيطة عند ملامسة المعدن.
- أما إذا كان هناك بخار ماء في الهواء، فالطاقة الكهربائية تنتقل عبر الجو، ولا تبقى على جسم الإنسان.
طرق توليد الكهرباء الساكنة
- تتولد الكهرباء الساكنة من ثلاث طرق مختلفة.
- الطريقة الأولى هي الفرك أو التدليك.
- حيث يحدث ذلك من خلال فرك مادتين مختلفتين معًا، مما يؤدي إلى فقد أحدهما للإلكترونات.
- وبالتالي، تقوم المادة الأخرى باكتساب هذه الإلكترونات، مما يولد الكهرباء الساكنة.
- الطريقة الثانية هي طريقة الحث، حيث يتم وضع جسم مشحون بجانب جسم متعادل كهربائيًا، مما يؤدي إلى تجاذب بينهما.
- من الضروري أن يكون الجسمان موصلين وأن لا يتصلا ببعضهما البعض.
- في هذه الحالة، يتم تجميع الشحنات المختلفة بين الجسمين، وتُولد الكهرباء الساكنة.
- أما الطريقة الثالثة فهي التلامس، حيث يتم انتقال الشحنات من جسم مشحون إلى جسم متعادل عند تلامسهما.
استخدامات الكهرباء الساكنة في حياتنا اليومية
- توجد العديد من الاستخدامات للكهرباء الساكنة.
- يمكن استخدامها في آلات التصوير، حيث تعتمد على الكهرباء الساكنة لنقل الضوء إلى الأوراق المخصصة للتصوير.
- تُكوّن آلة التصوير صورة تتناسب مع الشحنات الموجبة المتراكمة على الورق، مما يسمح للحبر الذي يحمل شحنة سالبة بالانجذاب نحو تلك الشحنات.
- أيضًا، تُعتبر ظاهرة البرق من أبرز الظواهر المرتبطة بالكهرباء الساكنة.
- حيث تُثبت الدراسات أن قطرات المطر تحمل شحنة موجبة عند حملها بواسطة الرياح، بينما تحمل أجزاء من السحاب شحنات سالبة، مما يؤدي إلى حدوث البرق.
- تُستخدم الكهرباء الساكنة في طلاء السيارات، حيث يجذب الطلاء المشحون بشحنة مخالفة الشحنة الخاصة بالسيارة.
- كذلك تُستخدم في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، حيث تسهم الشحنات الساكنة في جذب الشحنات الضارة الناجمة عن احتراق الفحم، مما يُساعد على تنقية الهواء.
- توجد أيضًا العديد من التطبيقات الأخرى للكهرباء الساكنة، مثل استخدامها في المكثفات الكهربائية التي تُستخدم كبديل للشواحن غير القابلة للشحن.
- تقوم هذه المكثفات بتخزين الكهرباء واستخدامها عند الحاجة.
