تُعد الكهرباء الساكنة أحد أنواع الكهرباء التي تُستخدم في حياتنا اليومية. فعلى الرغم من أن معظم الأجهزة الكهربائية التي نستخدمها تعمل بالكهرباء الديناميكية التي تمر عبر الأسلاك وتنتج من المولدات الكهربائية، إلا أن هناك نوع آخر يتسم بالساكنية، والذي سنتطرق إليه في هذا المقال. سنستعرض استخدامات الكهرباء الساكنة وكيفية تواجدها في حياتنا اليومية.
الانجذاب الكهربائي
- لقد أُشير منذ سنوات عديدة إلى ظاهرة انجذاب بعض الجسيمات الصغيرة إلى أشياء معينة، وقد وُجد أن السبب في ذلك هو الانجذاب الكهربائي.
- تحدث هذه الظاهرة نتيجة لتدليك هذه الأشياء لفترة معينة.
- عند دراسة هذا الانجذاب، اتضح أنه ناتج عن وجود الكهرباء الساكنة.
- يطلق العلماء على هذا النوع من الكهرباء اسم الكهرباء الاستاتيكية أو الكهرباء السكونية.
- تحدث الكهرباء الساكنة نتيجة لسببين: إما بسبب تجمع الإلكترونات في المنطقة المعنية، أو بسبب نقص هذه الإلكترونات.
- الإلكترون هو جسيم صغير بشحنة سالبة يتحرك حول نواة الذرة.
- نتيجة للانجذاب بين الشحنات السالبة والإيجابية، يحدث تجاذب بين الإلكترونات والبروتونات الموجودة في النواة.
- هذا التجاذب هو المسؤول عن ظهور الكهرباء الاستاتيكية الساكنة.
تعريف الكهرباء الساكنة
- تظهر الكهرباء الساكنة على شكل شحنات تتجمع على الأجسام.
- يمكن أن تتسبب هذه الشحنات المتراكمة في حدوث مشاكل.
- على سبيل المثال، قد تؤدي محاولة نقل الأجسام المشحونة إلى توليد شرارة كهربائية قد تكون خطرة.
- تحدث هذه الشرارة عند انتقال الشحنات من الأجسام ذات الشحن العالي إلى الأجسام ذات الشحن المنخفض.
- من الأمثلة الشائعة على تأثير الشرارة الكهربائية هو الشرارة التي تظهر عند خلع الملابس.
- كما تحدث الشرارة أيضًا عند الاقتراب من الأجهزة الكهربائية مثل الثلاجات أو أجهزة التلفاز.
اكتشاف الكهرباء الساكنة
- في عام 600 قبل الميلاد، اكتشف الإغريق الكهرباء الساكنة.
- حيث قام الفيلسوف اليوناني طاليس بفرك الكهرمان بقطعة قماش.
- نتيجة لذلك، جذب الكهرمان خيوط الصوف والقطن القريبة منه.
- بعد ذلك، قام العالم وليم جلبرت بدراسة الكهرباء ووجد أن لها خصائص جذب.
- تُعد دراسة الظواهر الكهربائية محور اهتمام كبير حيث توصل العالم الفرنسي شارل إلى اكتشاف مهم.
- اكتشف شارل أن بعض الأجسام عندما تُدلك تَنجذب إلى بعضها، بينما تتنافر أجسام أخرى.
- في عام 1733، قام بنجامين فرانكلين باكتشاف الشحنات الموجبة والسالبة.
- اكتشف ذلك بعد إجراء تجربة خطيرة باستخدام طائرة ورقية، حيث ربط لها مفتاح معدني في ظروف عاصفة.
- فلاحظ توليد شرارة كهربائية بين الطائرة والأجسام الأرضية.
تفسير توليد الكهرباء الساكنة
- تتولد الكهرباء الساكنة مع استخدام بعض الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة.
- بالإضافة إلى ذلك، تؤثر وجود الأبراج المتنقلة على الإحساس بالكهرباء الساكنة في المناطق السكنية.
- ويحدث ذلك نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية من الأبراج وإليها.
- وعلاوة على ذلك، فإن ارتداء بعض أنواع الأقمشة مثل البوليستر والصوف يمكن أن يزيد من الإحساس بالكهرباء الساكنة.
- تُعتبر الظروف الجوية من العوامل المؤثرة أيضًا؛ فالأجواء الجافة والخالية من بخار الماء تزيد من الإحساس بالكهرباء الساكنة.
- يعمل الهواء الجاف كعازل يمنع انتقال الشحنات والإلكترونات، بينما الهواء الرطب يُساعد في توصيلها.
- الشحنات تتجمع على جسم الإنسان، وعند ملامسة أي سطح معدني أو شخص آخر، يشعر الفرد بصعقة كهربائية بسيطة.
- عندما يحتوي الهواء على بخار الماء، يتم نقل الشحنات عبر الجو، مما يقلل من وجودها على جسم الإنسان.
طرق توليد الكهرباء الساكنة
- تُنتج الكهرباء الساكنة عبر ثلاثة طرق مختلفة.
- الطريقة الأولى هي الفرك أو التدليك، حيث يتم فرك مادتين مختلفتين.
- نتيجة لهذا الفرك، تفقد إحدى المادتين الإلكترونات، بينما تكتسب الأخرى هذه الإلكترونات، مما يولد الكهرباء الساكنة.
- الطريقة الثانية هي طريقة الحث، والتي تحدث عند وضع جسم مشحون بجوار جسم متعادل (غير مشحون).
- يجب أن تكون الأجسام موصلة للكهرباء ومفصولة، مما يؤدي إلى تجاذب الشحنات.
- الطريقة الثالثة هي طريقة التلامس، حيث تنتقل الشحنات من الجسم المشحون إلى الجسم المتعادل عند حدوث تلامس.
استخدامات الكهرباء الساكنة في حياتنا اليومية
- تُستخدم الكهرباء الساكنة في العديد من التطبيقات.
- أحد الاستخدامات الرئيسية هو في آلات التصوير، حيث تعتمد هذه الآلات على الكهرباء الساكنة لنقل الشحنات إلى الورق الذي يُراد تصويره.
- تتكون الصورة عن طريق تطابق الشحنات الموجبة على الورق مع الحبر ذي الشحنات السالبة.
- كذلك، تُعتبر ظاهرة البرق مثالاً آخر يُظهر استخدام الكهرباء الساكنة، حيث ينجذب الشحنات الموجبة والسالبة داخل السحب.
- تُستخدم الكهرباء الساكنة أيضًا في طلاء السيارات، حيث يحدث تجاذب بين شحنات الطلاء والسيارة مما يؤثر على جودته.
- يتم استخدام الكهرباء الساكنة في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم لتنقية الغازات الضارة.
- كما تُستخدم في المكثفات الكهربائية لتخزين الطاقة واستخدامها عند الحاجة.