بحث عن الكهرباء الساكنة

يعود تاريخ اكتشاف الكهرباء الساكنة إلى نحو ستمائة سنة قبل الميلاد، وكان أوّل من اكتشف هذه الظاهرة هو الفيلسوف طاليس، وكان ذلك عندما لاحظ احتكاك قطعتين من الكهرمان والقماش معاً؛ حيث عملتا على جذب ما حولهما من الخيوط الصوفية وريش الطيور. في عام ألفٍ وخمسمائةٍ وأربعةٍ وأربعين ميلادي تمكّن العالم الإنجليزي ويليام جلبرت من التعمّق في الظواهر الكهربائية، واكتشف خاصيةٍ تُسمى قوة الجذب، ومع حلول عام ألفٍ وسبعمائةٍ وثلاثةٍ وثلاثين ميلادي تمكّن العالم الكيميائي شارل من التوصّل إلى احتكاكٍ يولّد قوةَ الجذب في الأجسام، وفي الوقت نفسه يُحدثُ التنافر في أجسامٍ أخرى.

مع بلوغ القرن الثامن عشر تمكّن العالم بنجامين فرانكلين من اكتشاف فكرةِ الشحنات الكهربائية، وما تحمله من القيم الموجبة والسّالبة، وفسّر ظاهرة البرق الطبيعية بأنّها انتقال وتحرّك الشّحنات الكهربائية الساكنة.

تُسمّى أيضاً بالكهرباء الستاتية، أو السكونية، وهي أحد فروع العلم، وهي ظاهرة طبيعيّة تُعرف بأنّها ظاهرة تمركز الشحنات الكهربائية وتجمعها مع بعضها البعض على أجسام المُعدات والآلات. تتعامل الكهرباء الساكنة بشكلٍ مباشرٍ مع الانجذاب الكهربائي وتعتمد عليه، ويمكن توليد الكهرباء الساكنة من خلال القيام باستقطاب الحُبيبات الصغيرة لمادة ما، وجمعها بالاعتماد على التدليك؛ فتتولّد الشحنات الكهربائية، ويحدث تولّد الكهرباء السكونية في حال جمع الإلكترونات في مكان واحد، أو الافتقار لها في منطقة معينة.

تبدأ عملية توليد الكهرباء الساكنة من خلال استقطاب الشُحنات الكهربائية وتجميعها فوق جسم آلةٍ أو معدةٍ ما، وتبدأ هذه الشحنات بالانتقال إلى الأجسام الأخرى من خلال نشوء شَراراتٍ كهربائية، ولا تتقيد هذه الشحنات بقانونٍ أو خاصيةٍ مُعينة إنما تنتقل من جسمٍ إلى آخر بشكلٍ حُر.

وعمليّة الانتقال تهدف إلى تحقيق التعادل والتوازن بين الشّحنات الكهربائية التي تمّ تجميعها واستقطابها فوق المُعدات، ويبدأ التيار الكهربائي بالسّريان فور بِدء هذه الشّحنات بالتّحرك في مُحيطها؛ فينتج عن ذلك تَولّد شرارةٍ كهربائيةٍ عند انتقال الشّحنات الكهربائية في مجالٍ جويٍ، أو عند الانتقال بين أجسامٍ مُختلفة الكمية في وجود الشّحنات، وتنشأ أيضاً في الحالات البسيطة واليوميّة كظاهرة البرق الطبيعية.

تنشأ الكهرباء السّاكنة إثر تكدّس الشّحنات الكهربائيّة فوق أجسام المعدّات المختلفة، وذلك يكون إمّا نتيجة وجود الإلكترونات، أو الافتقار لها، وتعتبر واحدةً من الظّواهر الطّبيعيّة، إلّا أنّ تجمّع الشّحنات فوق جسمٍ ما، من الممكن أن يحدث مشكلةً عند انتقالها بين الأجسام؛ فيحدث شرارةً كهربائيّةً قد يشعر بها الإنسان، والتّفسير العلميّ لهذه الظّاهرة؛ أنّ الشّحنات تنتقل بين الأجسام بحريّةٍ تامّةٍ دون قيودٍ أو خوّاصّ؛ سعياً لإحداث التّعادل والتّوازن بين الشّحنات الموجودة، فعند بدء انتقالها يتحرّك التيّار الكهربائيّ بشكلٍ خطّيٍّ؛ الأمر الذي يحدث شرارةً كهربائيّةً، ويكون الانتقال من الجسم ذات الشّحنات العالية إلى آخر أقلّ منه، ولتفادي تولّد الكهرباء السّاكنة في بعض الأحيان فلا بدّ من معادلة شحنات كافّة الأجسام مع بعضها البعض.

توّلد الكهرباء السّاكنة بثلاث طرقٍ رئيسيّةٍ، وهي:

طريقة الدّلك

يتمّ ذلك للحصول على الشّحنات الكهربائيّة السّاكنة بواسطة الدّلك من خلال ما يلي:

• • دلك قضيب الأبونايت بقطعةٍ من الفرو، حيث تنشأ شحنات كهربائيّة سالبة نتيجة انفصال الالكترونات الموجودة في الفرو عن بعضها البعض، وانتقالها إلى قضيب الأبونايت ليكتسب شحنات سالبة.
  • دلك قضيب زجاجٍ بقطعةٍ من الحرير؛ وتستخدم هذه الطّريقة لتوليد شحنات كهربائيّة موجبة؛ إذ تبدأ مرحلة انفصال الإلكترونات موجبة الشّحنة عن بعضها البعض في الزّجاج لتنتقل إلى قطعة الحرير، ويصبح قضيب الزّجاج بذلك موجب الشّحنة.

طريقة التّماس

تولّد الكهرباء السّاكنة بهذه الطّريقة من خلال إحداث تلامسٍ بين جسمين؛ أحدهما مشحون والآخر غير مشحون، فيبدأ الجسم المشحون بتفريغ شحناته في الجسم غير المشحون ليكونا متعادلي الشّحنة؛ أي في التّلامس يكتسب الجسم الشّاحن والجسم المشحون نفس الشّحنة.

طريقة الحثّ

تستخدم غالباً بالاعتماد على سلك وكرتين؛ إحداهما موصلة للكهرباء والأخرى عازلة، وجسم مشحونٍ بغضّ النّظر عن نوع شحنته، وتبدأ التّجربة بتقريب الجسم المشحون من إحدى الكرات دون تلامسٍ؛ فتنجذب الشّحنات السّالبة في الكرة نحو الجسم المشحون، ويسمّى تجاذباً، كما يحدث تباعد بين الشّحنات الموجبة في الكرة إلى النّاحية الأخرى بعيداً عن الجسم المشحون، أي حدوث تنافرٍ، ويحدث ذلك باعتبار أنّ الشحنّة موجبة.

يتمّ ايصال الكرة بالسّلك إلى الأرض مع ضرورة الحفاظ على وجود الجسم المؤثّر، فتبدأ الشّحنات الموجبة بالانتقال إلى الأرض شيئاً فشيئاً، وتبقى الكرة محتفظةً بالشّحنات السّالبة فقط إثر حدوث تجاذبٍ بينها وبين الشّحنات السّالبة الموجود في الجسم المشحون مسبقاً، ثمّ يزال الجسم المشحون المؤثّر والسّلك عن الكرة، فيصبح لدينا كرة ذات شحناتٍ سالبةٍ.