ما هو تعريف الكهرباء الثابتة؟ ما الذي يختلف عن الكهرباء التي نستخدمها في حياتنا اليومية؟ يعود اكتشاف الكهرباء الثابتة إلى القرن السادس قبل الميلاد ، عندما أجرى الفيلسوف اليوناني تاليس تجربة تعتمد على تدليك العنبر بقطعة قماش ، لتلاحظ أن العنبر أصبح جذابًا لأشرطة القطن والصوف بالقرب منه. بالإضافة إلى ملاحظة العالم الإنجليزي وليام جيلبرت لأن هناك مواد أخرى لها نفس الجاذبية ، كما كان يسمى الجاذبية الإلكترون. في عام 1733 ، اكتشف العالم الفرنسي تشارلز وجود نوعين من القوى الكهربائية ، وقوة جذب بعض الأجسام في الحكة ، وقوة الهيئات الأخرى.
يعد اكتشاف الكهرباء الثابتة أحد أعظم الاكتشافات العلمية في تاريخ البشرية. حيث يطلق عليه السكان لأنه لا يتدفق باستمرار كأنواع أخرى من الكهرباء. تجدر الإشارة إلى أن القدرة على التعرض للكهرباء الثابتة تختلف من شخص لآخر وفقًا لحجم الجسم والقدمين ، وسمك ونوع الأحذية. لحسن الحظ ، لا توجد مخاطر تتعلق بتفريغ الشحنات الكهربائية الثابتة. تحتوي الكهرباء الثابتة على العديد من الاستخدامات والفوائد التي سنراجعها وأنت من خلال ذكر أهم الطرق المستخدمة لإنشاءها أيضًا.
تعريف الكهرباء الساكنة
إنها واحدة من أنواع الكهرباء ، حيث يتم تشكيلها نتيجة لتراكم الشحنات الكهربائية الناتجة عن الاحتكاك مع اثنين من المواد على سطح المادة. هذا يؤدي إلى خلل في ما يعادل ذرات هاتين المادتين. عندما يكون لديهم نفس العدد من الإلكترونات السلبية والبروتونات الإيجابية ، وينتج عن احتكاكهم إلكترونات من المادة (تصبح شحنتها إيجابية) ، وينجذب إلى مادة أخرى لمنحها شحنة سالبة.
تطبيقات عملية على الكهرباء الثابتة
يُعتبر بالون المطاطي عن طريق فركه بقطعة من الصوف ، وهو أحد أشهر تطبيقات الكهرباء الثابتة ، حيث ينتج عن فرك الصوف مع البالون. يتم شحن البالون بشحنة سالبة نتيجة لاكتسابها لعدد إضافي من الإلكترونات. يمكن بعد ذلك تثبيت هذا البالون على الحائط بسبب جذبه للجزيئات الإيجابية في الجدار. من بين التطبيقات العملية الأكثر شهرة حول الكهرباء الثابتة:
- آلات النسخ والليزر: من خلال جذب الشحنات الكهربائية للحبر إلى الورقة عن طريق شحن موزع الحبر في الطابعة بشحنة إيجابية ، مع ضوء من ضوء الليزر على مناطق محددة ، بحيث يتم ربط جزيئات الحبر المشحونة بالمناطق غير المعرضة للضوء لأنها يتم شحنها بتهمة سالبة.
- رش المحاصيل الزراعية بالمبيدات الحشرية: تساهم الكهرباء الثابتة في عقد أوراق النبات مع قطرات مبيدات الآفات ، وتوزيعها بالتساوي.
- المكثفات الكهربائية: تخزين شحنات كهربائية ثابتة عندما تتعرض أعمدةها لجهد كهربائي محدد. لتكريس نفسه للدائرة.
- طلاء السيارة: الكهرباء الثابتة تضمن الطلاء الذي يصل إلى السيارة المعدنية دون رشها على بقية الأسطح.
- تنقية الهواء: تساهم الكهرباء الثابتة في التقاط الملوثات من دخان المصنع.
ية توليد الكهرباء الثابتة
بعدة طرق ، أبرزها:
- الاحتكاك: يتم توليد الكهرباء الثابتة عن طريق انتقال الإلكترونات بين جثتين يتواصلان مع بعضهما البعض ، مثل الاحتكاك المطاطي مع الفراء الحيواني ، حيث يتم سحب ذرات المطاط من ذرات الفراء نتيجة للمطاط لها جاذبية أكبر للإلكترونات.
- التسليم: هذا من خلال لمس جسم مشحون لجسم محايد ، مثل الاتصال بلوحة الألومنيوم المشحونة بشكل إيجابي مع كرة معدنية محايدة ، وبالتالي فإن الكرة المعدنية المحايدة ستشحن بسبب ملامسة لوحة الألمنيوم المشحونة.
- الحث: يتم توليد الكهرباء الثابتة في هذه الطريقة عن طريق الحث دون احتكاك مع الجسم ليتم توجيه الاتهام إلى جسم آخر مشحون ، مثل تقريب جسم مشحون بشحنة سالبة من كرتين من المعدن.
مخاطر الكهرباء الثابتة
قد تؤدي الكهرباء الثابتة إلى بعض الحوادث والأضرار ، مثل:
- حدث انفجار أو حريق في حالة وجود شرارة كهربائية بسيطة من الكهرباء الساكنة في أحد المواقع التي تحتوي على مواد قابلة للاشتعال.
- التعرض لصدمة كهربائية كبيرة في حالة أن إحدى الهيئات التي تخزن شحنات كبيرة من لمسات الكهرباء الثابتة ، مما تسبب في أضرار جسيمة قد تؤدي إلى الوفاة نتيجة لإفراغ هذه الشحنات الكبيرة في جسمه.
- قد تتسبب الكهرباء الثابتة في اشتعال الوقود في الطائرات في حالة حدوث شحنة كهربائية كبيرة في وقود الطائرات ، وهذا يحدث نتيجة لمرور الوقود واحتكاكه لمسافات طويلة مع خرطوم الوقود ، لذلك ينصح بتأسيس خراطيم الوقود الموجودة في الطائرة.
- يمكن أن يتسبب أيضًا في تلف بعض الأجهزة الإلكترونية الحساسة إذا تم لمسه ، إذا كان الجسم يحمل شحنة من الكهرباء الثابتة.
الكهرباء المتحركة
هذا هو النوع الثاني من الكهرباء ، الذي يتم استخدامه في حياتنا اليومية وتدفق الشحنة الكهربائية في اتجاه واحد ، إما كتيار متناوب (AC) أو كخيار مستمر (DC) ، ويستخدم في معظم المناطق (الهندسة ، الرعاية الصحية ، الاتصالات ، المنزل ، الفضاء وغيرها).
مع العلم أن نقل الكهرباء يتم توليدها من خلال عدة طرق ، أبرزها:
- مولد كهربائي.
- الجيل البصري للكهرباء.
- التوليد الكيميائي للكهرباء.
الكهرباء الثابتة في حياتنا اليومية
تحدث العديد من الظواهر الطبيعية في حياتنا نتيجة ، مثل:
- بعد المشي على سجادة الصوفية ، قد تتلقى صدمة كهربائية بسيطة عند حمل مقبض الباب ، على سبيل المثال.
- في فصل الشتاء ، قد تتلقى صدمة كهربائية عندما يتم إغلاق باب السيارة بعد الخروج منه.
- تشييد قطط القطط عندما يمسح عدة مرات.
- الكهرباء الثابتة هي المسؤولة عن حدوث البرق أثناء العواصف الرعدية ، من خلال إعطاء الجسيمات التوازن المثالي من خلال قوى التنافر وجاذبية الناتجة.
تجدر الإشارة إلى أن الكهرباء الثابتة تساهم مباشرة في الحد من الغازات من غازات المصانع باستخدام مرشحين خاصين ، بالإضافة إلى دورها البارز في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم ، ولكن يجب أن نحذر من مخاطر الكهرباء الثابتة التي ذكرناها سابقًا.
