تعتبر الكهرباء كلمة مألوفة للغاية نرددها يوميا تقريبا ونعلم أنها واحدة من أهم العناصر الحياتية التي لا يمكن بأي شكل من الأشكال تخيل الوضع بدونها, في طيات هذه المقالة سنذكر شرحا وافيا عن تعريف وانواع الكهرباء و ما الى ذلك تابعوا قراءة هذه المقالة الى الاخير.
قد نشرد بذهننا قليلا ونحاول أن نتخيل وضع الإنسان الأول قبل اكتشاف الكهرباء وكيف كان يتعامل مع الظلام وكيف كان يحتفظ ببقايا طعامه وصيده الثمين الذي قد لا يجد مثله في الغد وقد يبقى بلا طعام، كيف كانت وسيلة تسليته بدون تليفزيون أو هاتف أو كومبيوتر بالتأكيد لا يمكننا التصور لأننا إذا مرت بضع ساعات في حال انقطاع الكهرباء نشعر وكأننا قد توقفنا معها ولا نبالغ في هذا الوصف فالكهرباء عنصر رئيسي في كل مناحي الحياة حولنا ولأهميتها قررنا أن نقدم دليل مصغر لشرح مدلولها وكيفية اكتشاف الكهرباء وأبرز المعلومات التي قد يود الشخص العادي معرفتها عنها.
تعريف الكهرباء electricity
بشكل مبسط يمكننا القول أن كلمة كهرباء تعريفها الضمني أنها من أنواع الطاقة والمؤثرات الفيزيائية وهي مولدة أساسا من الطبيعة ويمكننا الشعور بوجودها ونلاحظها فيما حولنا وتنتج الكهرباء عن طريق تلاقي الشحنات وتدفقها الثابتة والمتحركة وتقوم الإلكترونات بنقل تلك الشحنات المتضادة من خلالها وحينها تتولد الكهرباء، ونلحظ الكهرباء في ظواهر طبيعية كالبرق مثلا وكيف تتولد الكهرباء الساكنة من ملامستك لأي سطح أو عند خلع سترة من الصوف نستمع لصوت شحنات كهربية ساكنة بالتأكيد لاحظتم ذلك.
أشهر المترادفات المتعلقة بالكهرباء وشرح مبسط لكل كلمة
الشحنات الكهربية:
- يمكن القول بأنها ضمن خصائص بعض المجسمات اللا ذرية وهي المسئولة عن تحديد التفاعلات الكهرومغناطيسية التي تحدث لتلك الأجسام.
- عندما تكون المادة مشبعة بالشحنة الكهربائية فإنها تتفاعل مع المجال الكهرومغناطيسي وتنتج الطاقة.
- هناك نوعان من الشحنات الكهربية سالبة وموجبة الشحنات المتضادة تتجاذب ويحدث تنافر بين الشحنات المتشابهة.
المجال الكهربي:
- المجال الكهربائي هو الحيز المحيط الذي يتأثر بتفاعل الشحنات الكهربية مع غيرها من الشحنات القريبة من مكان وجودها.
- و كلما اقتربت الجسيمات الأخرى من هذا الحيز المحيط بالتفاعل كلما زادت قوة الشعور بالمجال الكهربي والطاقة الناتجة عنه.
التيار الكهربي:
- التيار الكهربائي هو الحركة الناتجة من تدفق الأجسام المحملة بالشحنات الكهربية من خلال المادة الموصلة.
- يقاس التيار الكهربي بوحدة “الأمبير”.
الكهرومغناطيسية:
- هي التفاعلات الرئيسية الناتجة من تلاقي المجال المغناطيسي مع شحنة كهربية والحركة المصاحبة لهذا التفاعل.
- المجال المغناطيسي يتسبب في إنتاج الكهرباء.
- تحريك الشحنات الكهربية من خصائص المجال المغناطيسي.
الجهد الكهربي:
- الجهد الكهربي أو الجهد الكهربائي هو مقياس لقدرة المجال الكهربي ومدى قوته.
- يقاس الجهد الكهربي بوحدة “الفولت”.
قصة اكتشاف الكهرباء
اكتشاف الكهرباء هو المعنى اللفظي الأصح والأدق لأن البعض قد يردد كلمة اختراع الكهرباء وهو ما نربأبكم عن ترديده لأن الكهرباء وكما نعرف جميعا مكون طبيعي من صنع الله جل جلاله، ولكن البشر منذ القدم قد تعرفوا لتك الظاهرة الطبيعية وحاولوا تطويعها لتحقيق استفادة حقيقية منها.
ظلت المحاولات قائمة من عصر لآخر ومن زمان لزمان وتعددت البحوثات والمحاولات ولكن لم نصل لنتيجة ملموسة حتى القرن السابع عشر وتحديدا في عام 1752 عندما توصل العامل والباحث الأمريكي المعروف بنجامين فرنكلين إلى أن البرق يحوي طاقة كهربية.
قام بنجامين في تجربة عملية لإثبات فكرته بعمل طائرة حريرية وربطها بمفتاح معدني وأمسك بالجزء المعدني بينما أطار الطائرة أثناء حدوث البرق، والنتيجة كانت شعور بنجامين بشحنة كهربية ناتجة من إصابة الطائرة بالبرق وسيران الشحنة عبر الخيط ثم إلى الجسم المعدني الممسك به في يديه ومن هنا كان الدليل المادي على أن البرق يحوي طاقة كهربية.
تطويع انواع الكهرباء لخدمة البشرية
تم اكتشاف الكهرباء كما ذكرنا في الفقرة السابقة في القرن السابع عشر ولكن لم يتم تطويعها بشكل عملي لتكون جزء مساعد في الحياة الإنسانية وكثرت الأبحاث لعدد من العلماء في القرنين السابع عشر والثامن عشر ومازلنا لم نحقق استفادة فعلية عن كيفية توليد الكهرباء واستخدامها في الصناعة وفي المنازل وشتى المجالات
حتى أتى القرن التاسع عشر وفي عقوده الأخيرة تم توليد الكهرباء وتطويعها للاستخدام سواء في الصناعة أو المنازل؟، وأدى استخدام الكهرباء إلى إحداث فوارق إيجابية عظيمة للمجتمع بشكل كلي ومجال الصناعة بشكل خاص، وتعددت استخدامات الكهرباء في الحياة اليومية
فقد استخدمت في الإضاءة وللتدفئة وحتى لوسائل النقل والاتصال وغيرها من المجالات، ومن هنا وجد مجتمع متمدن قائم على استخدام الكهرباء التي بمساعدتها توصلنا للعديد والعديد من الاكتشافات العلمية التي نشرت الفائدة على البشرية كلها.
أبرز أسماء العلماء المساهمين في الاكتشافات المتعلقة بالكهرباء
- بنجامين فرانكلين “القرن السابع عشر” أو من اكتشف وجود الطاقة الكهربائية بالبرق. الطبيب الألماني لويجي جالفاني “القرن السابع عشر” ساعد في اكتشاف المبدأ الذي عن طريقه تم تصنيع البطارية الكهربائية.
- العالم الإيطالي الشهير فولتا ” أواخر القرن السابع عشر” قام بتصحيح نظرية الألماني لويجي جالفاني وعليها قام باختراع البطارية لأول مرة في العالم ومنها تم اكتشاف كيفية توليد تيار كهربي مباشر وقد سميت وحدة قياس الجهد الكهربائي “فولت” نسبا له.
- المخترع نيكلون تيسلا مكتشف التيار المتناوب، وتم اطلاق تيسلا على الوحدة الخاصة بقياس المجال المغناطيسي.
- المخترع جورج وستنج هاوس قام بالإضافة والتطوير لنظرية تسيلا الخاصة بانتاج التيار الكهربي المتناوب.
- الاسكتلندي جيمس واط أول من اخترع مولد كهربي يعمل عن طريق الطاقة البخارية، وتقاس قدرة الكهرباء بوحدة “الواط” نسبة إليه.
- العالم الألماني جورج أوم “القرن الثامن عشر” والذي سميت نسبا له الوحدة الخاصة بقياس مقاومة التيار الكهربي.
- العالم الإنجليزي مايكل فرادي “ثلاثينيات القرن الثامن عشر” مكتشف أول طرق لتوليد طاقة كهربائية من خلال المجال المغناطيسي.
وتطول القائمة من العلماء المطورين للكهرباء وسنسرد لهم مقالات مقبلة.
انواع الكهرباء
الكهرباء الساكنة static electricity
الكهرباء الاستاتيكية هي احد انواع الكهرباء وهي الناتجة عن الشحنات المتكونة من تلاقي جسيمين غير متوازنين في عدد الإلكترونات “جسيم سالب الشحنة وجسيم موجب الشحنة”.
بعض الأنشطة اليومية تتولد منها كهرباء ساكنة كارتداء وخلع سترة من الصوف أو الشعر برعشة كهربائية أثناء ملامسة سطح معدني.
أهم التطبيقات العملية للكهرباء الساكنة
- مولدات فان دي غراف وتستخدم في الأبحاث المتعلقة بالفيزياء النووية.
- آلات النسخ الجاف والتي تعتمد على مادة السيلينيوم.
- المترسبات الكهروستاتيكية والتي يتم استخدامها المجالات الصناعية للتخلص من الدخان والغبار وبعض الجزيئات والجسيمات الأخرى.
- طابعات الليزر تعتمد في عملها على الكهرباء الساكنة.
الكهرباء المتحركة – الكهرباء الديناميكية
هي التيار الكهربي الدائم السريان خلال نقطتين محددتين مع امكانية التحكم بهما وأيضا يمكن التحكم في فارق الجهد بين تلك النقطتين كما يمكن التحكم بالمدد الزمنية كما يمكن حسابها ماديا وعدديا.
- الكهرباء المتحركة هي احد انواع الكهرباء الأكثر شيوعا واستخداما في حياتنا العادية.
- توجد العديد من مصادر إنتاج الكهرباء الديناميكية ومنها التفاعلات الكيميائية.
- أنواع الكهرباء المتحركة “الديناميكية”
الكهرباء المتحركة توجد في شكلان وهما:
1- التيار المتردد أو التيار المتناوب
- من تعريفه يتضح انه تيار يحدث بشكل متناوب متردد فقيمته واتجاهاته متغيرة بشكل مستمر.
- يكون متمثل في موجة كهربائية ذات تردد محدد تتكرر هذه الموجة كل 50 ثانية أو 60 ثانية.
- يقاس هذا التيار المتردد بوحدة الهرتز.
- أكثر استخداماتنا للكهرباء في المنازل تعتمد على التيار المتناوب كمقابس النور.
2- التيار المستمر
هو التيار الكهربي الذي يتمتع بالثبات في القيمة والاتجاه وهما أمران ذوا أهمية كبيرة في تحديد الوضع الفيزيائي.
أهم استخدامات التيار المستمر أو التيار الثابت في البطاريات وأيضا في الخلايا الشمسية.
حاولنا فيما سبق القيام بشرح مبسط لمفهوم الكهرباء و انواع الكهرباء تعريفها وأبرز المفردات الشائعة المتعلقة بها وكيفية اكتشافها وتطويعها لخدمة البشرية والمعاونة في تطوير المجتمعات كما استوضحنا بدون تعقيد أنواع الكهرباء واستخداماتها وأبرز العلماء الذين ساهموا في استفادتنا بهذه الطاقة وبكل تأكيد الكهرباء عنصر رئيسي في حياتنا ومن أهم النعم التي أوجدها الله ويسر للإنسان استخدامها والاستفادة منها.
إقرأ أيضاً:
