الفيزياءعلوم

من أين تأتي الكهرباء الساكنة

هل سبق أن تعرضت لصدمة كهربائية بسيطة جداً عند ملامستك لشخص ما أو أثناء فتح باب ذي مقبض معدني؟ إذا كان جوابك نعم، فهذه الكهرباء التي تعرضتَ إليها تسمَّى “الكهرباء الساكنة”؛ لذلك سنتعرف على منشئها، وكيف تتولد، وأبرز فوائدها.

الكهرباء.

تعرف الكهرباء بأنّها ظاهرة مرتبطة بالشحنات الكهربائية الثابتة أو المتحركة، إذ تعد الشحنة الكهربائية خاصية لبعض الجسيمات والتي تتحملها الجزيئات الأولية، وتختلف مظاهر الكهرباء نتيجةً لتراكم أو حركة عدد الإلكترونات، إذ يكون الإلكترون الذي يحمل شحنة تم تحديدها سابقاً هو الجسيم المعني بالكهرباء، وتعرف حركة الشحنات الكهربائية باسم التيار الكهربائي والذي يتم قياس شدته بوحدة الأمبير، وينشأ التيار الكهربائي في أي جسيم ذو شحنات متحركة، ويمكن ملاحظة الكهرباء في الطبيعة بعدة صور كالبرق والعديد من التفاعلات المعروفة، ولقد تمكن الإنسان من إدخال الكهرباء في معظم المجالات الحياتية لاستخدامها بشكلٍ يومي، وفي ما يأتي سيتم الحديث عن تعريف الكهرباء الساكنة.

تعريف الكهرباء الساكنة.

يمكن تعريف الكهرباء الساكنة بأنّها عدم توازن بين الشحنات الكهربائية داخل أو على سطح المادة، حيث تبقى الشحنات ثابتة إلى أن تصبح قادرة على التحرك بعيداً عن طريق التيار الكهربائي أو التفريغ الكهربائي، ويمكن أن يتم توليد الكهرباء الساكنة عند ملامسة سطحين وفصلهما، حيث يجب أن يكون أحد هاذين السطحين مقاوم جيد للتيار الكهربائي ويعرف هذا السطح باسم عازل كهربائي، كما أن هذا النوع من الكهرباء مألوف جداً عند الناس حيث يمكن أن يشعروا بها وحتى يمكن أن يروا الشرارة لهذه الكهرباء، ولقد تم التعرف على هذا النوع من الكهرباء منذ 600 سنة قبل الميلاد، إذ تم اكتشاف أن فرك العنبر يمكن أن يولد قدرة على التقاط الأوراق والغبار.

يعود السبب في توليد مثل هذه الكهرباء إلى توزيع الشحنات الموجبة والسالبة على المواد، حيث تنتقل الإلكترونات من مادة إلى أخرى عند اتصالهما، مما يترك شحنة موجبة زائدة على مادة ما، وشحنة سالبة متساوية على الجهة الأخرى، وعند فصل هاتين المادتين يتم الاحتفاظ بالشحنات على شكل كهرباء ساكنة، ومن الممكن ملاحظة مجالات استخدام الكهرباء الساكنة في العديد من التطبيقات اليومية.

أول من اكتشف الكهرباء الساكنة.

كان الفيلسوف اليوناني القديم وعالم الرياضيات طاليس ميليتوس أول مَن وصف الكهرباء الساكنة عندما لاحظ أنه عند احتكاك قطعتين من العنبر والقماش مع بعضهما، فإنّ جزيئات الغبار الصغيرة ستنجذب إليها.

وكان ذلك في القرن السادس قبل الميلاد، لكنه لم يتمكن من حل السؤال الأساسي هنا وهو من أين تأتي هذه الكهرباء الساكنة؟

بعد ذلك بحوالي ثلاثمائة عامٍ، جاء فيلسوفٌ آخر هو ثيوفراستوس، واستكمل عمل طاليس، ولكنه جرّب نفس التجربة على أشياء مختلفةٍ مثل أنواع الحجر المختلفة، وحصل على نفس نتيجة طاليس.من بعده لم يتوقف العلماء عن وصف الكهرباء الساكنة بل بحثوا كثيراً لمعرفة جواب السؤال الأساسي: كيف يمكن لملامسة سطحين مختلفين توليد هذه الشرارة الساكنة؟

كيف تحدث الكهرباء الساكنة؟

تتراكم الإلكترونات في أجسادنا وتنتشر عبر الجلد حتى نحصل على شحنة عالية جداً، فإذا لمسنا شيئاً معدنياً، تنتقل الشحنة العالية من الجسم إلى المعدن، ما ينتج عنه شرارة كهربائية.أي أن هذه الظاهرة تحدث عندما تقفز تلك الشحنات من جسم ذي كمية عالية من الشحنات إلى جسم آخر ذي شحنات أقل.

طرق توليد الكهرباء الساكنة.

١. طريقة الدلك.

ويمكن الحصول على الشحنات الكهربائية من خلال هذه الطريقة . حيث مثلاً نستطيع الحصول على :-

▪️ الشحنات الكهربائية السالبة من دلك ساق الأبونايت بالفرو حيث تنفصل الالكترونات من الفرو لتذهب إلى ساق الابونايت ليصبح سالب الشحنة.

▪️ الشحنات الكهربائية الموجبة من دلك ساق الزجاج بالحرير حيث تنفصل الالكترونات من الزجاج لتذهب إلى الحرير فيصبح الزجاج موجب الشحنة.

٢. طريقة التماس.

وذلك بملامسة جسم مشحون بآخر غير مشحون فتنتقل اليه الشحنات الكهربائية من الجسم المشحون و تكون نوع شحنة الجسم الذي شحن أخيراً نفس نوع شحنة الجسم الذي شحنه(الذي تلامس معه).

٣. طريقة الحث.

ويكون ذلك كما في التجربة الاتية:

الأدوات :- كرة موصلة و معزولة , سلك , جسم مشحون مسبقاً (و لتكن شحنة موجبة مثلاً ).

العمل :-نقرب الجسم المشحون من الكرة دون أن يلامسها فتقترب الشحنات السالبة للكرة من الجسم المشحون(تجاذب) وتبتعد الشحنات الموجبة للكرة على الجهة الثانية بعيدة عن الجسم المشحون(تنافر).

نصل الكرة بواسطة سلك إلى الأرض (مع بقاء الجسم المؤثر) فتنتقل الشحنات السالبة من الأرض إلى الكرة الموصلة و تبقى الشحنة السالبة على الكرة نتيجة التجاذب بينها و بين الشحنة الموجبة المشحون مسبقاً .

نرفع السلك عن الكرة و بعدها نبعد عنها الجسم المشحون المؤثر أيضاً .

الكرة الآن أصبحت مشحونة بشحنة سالبة, ومن الملاحظ من طريقة توليد الكهربائية المستقرة بالحث ان الجسم الذي نريد ان نشحنه تكون شحنته مخالفة لشحنة الجسم المؤثر المشحون مسبقاً .

استخدامات الكهرباء الساكنة.

في حياتنا اليومية يتم استخدام ظاهرة الكهرباء في العديد من مظاهر الحياة اليومية، إذ تتدخل تلك الظاهرة في :

▪️ صناعة آلات التصوير. التي تعتمد بشكل أساسي على أشعة الضوء التي تنعكس على الورقة التي يتم تصويرها. وتتكون الصورة نتيجة تكوين الأشعة لصورة لها نفس الشحنات الموجبة الموجود في آلة التصوير. وتكتمل عند انجذاب الحبر الذي يحمل شحنات سالبة إلى الورقة التي تحمل شحنات موجبة.

▪️ البرق. أيضاً هو أحد الظواهر الطبيعية التي تعتمد بشكل أساسي على ظاهرة الكهرباء الساكنة.

إذ يزعم علماء الفيزياء أن قطرات المطر التي تحتوي على الرياح تحتوي على شحنات موجبة. وبها أجزاء أخرى تحتوي على شحنات سالبة، ونتيجة لانتقال الشحنات بين السحب يحدث البرق.

▪️ عملية طلاء السيارات. أيضًا من العمليات التي تعتمد على ظاهرة الكهرباء الساكنة. إذ يتم شحن الطلاء المُستخدم بشحنات كهربائية، وعند وضع الطلاء على السيارة يحدث تجاذب بين الشحنات الموجودة عليها وبين شحنات الطلاء. وتحديداً الشحنات المعاكسة الموجودة على السيارة، وتتوقف عملية الطلاء الناجحة على مدى الانجذاب الحادث بين الشحنات.

▪️ يتم استخدام الكهرباء الساكنة في المحطات الخاصة بتوليد الطاقة، وخصوصاً المحطات التي تعمل بالفحم. إذ تستخدم الكهرباء الساكنة في تجميع الجزيئات الضارة من المداخن، لكي يتم التخلص منها بدلاً من تركها عالقة في الهواء.

▪️ تدخل الكهرباء الساكنة في المكثفات الكهربائية أيضاً ، إذ يقوم بتخزين الشحنات الكهربائية باستخدام الكهرباء الساكنة. وبالتالي يمكن استخدام المكثف في كثير من التطبيقات بدلاً من البطاريات الغير قابلة للشحن.

طرق تجنب حدوث كهرباء سكونية.

عادة ما ترتبط الصعقة بالكهرباء الساكنة بارتداء أحذية بلاستيكية عازلة أو المشي على سجادة بلاستيكية عازلة أو أرضية عازلة، لا تسمح بحركة الشحنات بين جسمك والأرضية مما يؤدي إلى تجمعها في جسمك.والآن جسمك يحمل شحنات زائدة، وأنت تلمس شيئاً يكون موصلاً قوياً للكهرباء مثل مقبض الباب المعدني أو الماء أو سياج معدني، عندها تنتقل الشحنات بسرعة مسببة الصعقة.

بالمقابل إذا لمست شيئاً ضعيف التوصيل للكهرباء مثل الخشب أو الحائط الإسمنتي، فإن انتقال الشحنات يكون أبطأ، ولذلك لن تحدث صعقة.

وللوقاية من الصعقة الكهربائية، عليك تجربة تغيير سجاد الغرفة مثلا، أو استخدام حذاء من الجلد لا من البلاستيك العازل، كما يمكنك إمساك مفتاح معدني، وأن تلمس به عربة التسوق بحيث يحدث تفريغ للشحنات عبر المفتاح لا عبر إصبعك.كما إذا كنت تشعر بالصعقة عندما تخرج من السيارة، فتنصح بلمس إطار باب السيارة المعدني عند الخروج، أو لمس زجاج السيارة.

المراجع :

استخدامات الكهرباء الساكنة في حياتنا اليوميةhttps://www.muhtwa.com/

ما الذي يُسبب الكهرباء الساكنة.. ولماذا نشعر بها في الشتاء أكثر من الصيف؟!/ https://arabicpost.net/

كيف تتقي صعقة الكهرباء الساكنة؟/ www.aljazeera.net

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى