تجد في هذه المقالة:
بحث عن الكهرباء الساكنة
الكهرباء الساكنة هي نوع من الطاقة الكهربائية التي تتكون بسبب تجمع شحنات الكهرباء على أسطح المواد نتيجة لفرك مادة مع مادة اخرى وحدوث احتكاك بينهما ينتج عنه خلل في ذراتهما المتعادلتين
ما هي الكهرباء الساكنة
تتراكم الكهرباء الساكنة وتتجمع عادةً على أي سطح خارجي لجسم ما وتكون ثابتة لا تتحرك بأي شكل من الأشكال، ولذلك سميت باسم (الكهرباء الساكنة).
يمكن ملاحظة هذا النوع من الطاقة الكهربائية عندما ينتقل الإلكترون السالب بين الأجسام بعضها البعض، مما يتسبب في تنافرها أو تجاذبها حسب شحنات كلٍ منها.
يجب العلم أن الكهرباء الساكنة تحدث بشكل أساسي نتيجة لعدم تساوي الإلكترونات المحيطة بأنوية الذرات التي تُكوّن الأجسام، ولذلك تكون تأثيرات الإلكترونات سلبية باستمرار، كما إنها تستطيع التنقل والتحرك بسهولة.
وعندما يفقد الجسم إلكترون أو أكثر فإن ذلك يتسبب في تغيير شحنته حيث تصبح موجبة، لكن إذا اكتسب إلكترون فإن شحنته تصبح سالبة.
نظريات الكهرباء الساكنة وتاريخها
توصل اليونانيين للطاقة الكهربائية خلال عام 600 قبل الميلاد تقريبًا، وذلك حسب ما ذكره طاليس في أعماله، حيث شرح كيف يستطيع الكهرمان أن يجذب أي جسم دقيق بالفرك.
وقد أوضح العالم ثاوفرسطس أنه تمكن من اكتشاف بعض الأمور التي تشبه ما توصل إليه طاليس في كهرباء سنة 300 قبل الميلاد، لكن لم يستطيع كلٍ من العالمين أن يبينا تفسيرات علمية لما توصلوا إليه.
وخلال عام ألف وستمائة ميلاديًا أقدم وليام جيلبرت على دراسة النتائج المرتبطة بالكهرباء الساكنة، وهو أول من ذكر كلمة (الكهرباء)، كما تمكن من التوصل للاختلافات الجوهرية بين القوى المغناطيسية والكهربائية، ثم اكتشف العالم بنجامين فرانكلين أن البرق الذي يظهر في السماء عبارة عن عملية لإفراغ الكهرباء الساكنة.
كان العالم بنجامين يستخدم في أغلب التجارب التي يُجريها على الكهرباء الساكنة قضيبي الكهرمان والزجاج، وتمكن من ملاحظة أنه عند دلك القضيبين تنشأ شحنات متخالفة عليهم، ومن هنا كوّن افتراضًا يفيد بأن الشحنات السالبة تنشأ على قضيب الكهرمان، والشحنات الموجبة تنشأ على قضيب الزجاج.
طرق توليد الكهرباء الساكنة
من الممكن إنتاج الكهرباء الساكنة بطرق مختلفة، لكن جميعها تعتمد على شحنات الكهرباء المتبادلة بين جسم وجسم أخر، وذلك ليأخذ جسم منهما شحنة سالبة والأخر شحنة موجبة، وفيما يلي سنوضح طرق إنتاج الكهرباء الساكنة:
1- الدلك
تتمثل هذه الطريقة في فرك مادة عازلة مع مادة أخرى عازلة جيدًا، وينتج عن ذلك توليد شحنة كهربائية ساكنة تتجمع على السطح الخارجي للجسم.
وعلى سبيل المثال عندما تقوم بفرك البالون مع الشعر فيمكنه بعدها أن يلتصق بالجدار.
2- التماس
تعتبر هذه الطريقة من أشهر الطرق الفيزيائية لإنتاج شحنات ساكنة، وتحدث عندما تنتقل شحنات كهربائية سالبة من جسم لأخر فور ملامستها ببعضها البعض.
3- طريقة الحث
يتم إنتاج الشحنات الساكنة في أي جسم عازل بواسطة الحث عندما تحدث حركة للإلكترونات التي تتواجد بها في الأساس، ويحدث ذلك نتيجة ما يفعله الحقل الكهربائي الموجود بالجسم المشحون يتواجد بمقربة منه.
تنشأ الكهرباء الساكنة بواسطة الحث بدون حدوث تلامس أو اتصال للأجسام بشكل مباشر.
مخاطر الكهرباء الساكنة
قد ينتج عن الكهرباء الساكنة بعض المخاطر التالية:
- قد يشتعل حريق بسبب الكهرباء الساكنة خصوصًا عند تفريغها بالجهد العالي.
- قد تتسبب في تلق الجهاز الإلكتروني نتيجة للصدمة الكهربائية الساكنة.
- حدوث انفجار فجأة بسبب وصول المواد سريعة الاشتعال مثل البنزين بالأنابيب وحدوث احتكاكات لها بالداخل.
- حدوث ظاهرة البرق، والتي تؤدي أحيانًا إلى وفاة أو احتراق أشخاص نتيجة تعرضهم للصعق الكهربائي القوي.
- تلف الأجهزة التي تعمل بشكل ميكانيكي أو إحدى مكوناتها نتيجة لخروج الشرارة إحدى أسطحها.
- الصدمة الكهربائية التي تسبب الألم الشديد، ويرافقها الحروق أو السكتة القلبية أحيانًا.
تطبيقات عن الكهرباء الساكنة
توجد الكثير من التطبيقات حولنا التي تحتاج إلى الكهرباء الساكنة، ومن هذه التطليقات ما يلي:
المكثفات
وظيفة المكثف هي تجميع الكهرباء الساكنة التي تنشأ بسبب مرور طاقة كهربائية متحركة وتخزينها، وتنتج بفعل فروق الجهد بين الألواح الموجودة بالمكثف، حيث يعمل على تخزينها والاحتفاظ بها لمدة محددة.
طباعة الليزر
يعد مبدأ عمل طباعة الليزر على أسطوانات بها شحنات موجبة، ثم يعكس الليزر الشحنات في مكان اصطدامه بها لتتحول إلى شحنات سالبة، وبذلك تظهر الجمل المكتوبة في الأماكن التي تحتوي على شحنات سالبة على الأسطوانة.
كما يحدث انجذاب للجزيئات الخاصة بالحبر في اتجاه الأماكن التي تحتوي على شحنات سالبة عندما تمر أسطوانة الأحبار أعلى الأسطوانة المحتوية على شحنات، كما ويوجد بالطباعة ورق مهمته كتابة النصوص عليه عن طريق مروره على الأسطوانة المحتوية على الحبر.
