ما هو المفهوم العلمي للكهرباء بشكل عام؟ ما هي الكهرباء الساكنة؟
إنها حركة الإلكترونات بين الذرات. كما أن هناك علاقة بين المغناطيس والكهرباء، ويتحدان في الكهرومغناطيسية. وهناك ظاهرة البرق وهي أحد مظاهر الكهرباء في الطبيعة. منذ العصور القديمة، درس العديد من العلماء الظواهر الكهربائية وحاولوا استخدامها للبشرية. كان لدى اليونانيين القدماء جاذبية ناتجة عن احتكاك الفراء بالكهرمان. (مكون من خشب الصنوبر). في بداية القرن السابع عشر، بدأ العديد من العلماء في تحقيق اكتشافات تتعلق بالكهرباء، وساهمت ابتكاراتهم في اكتشاف الكهرباء واستخدامها في الحياة اليومية.
الكهرباء الساكنة:
- يتم توليد هذا النوع من الكهرباء، الكهرباء الساكنة؛ عندما تتجمع الإلكترونات على سطح ما، تكون الإلكترونات مكونات للذرة ذات شحنة سالبة تحيط بالنواة. تحتوي النواة على بروتونات ذات شحنة موجبة ونيوترونات ذات شحنة متعادلة.
- يتم إنشاء هذه الكهرباء الساكنة عندما يتم فرك مشط بلاستيكي أو أي نوع آخر من البلاستيك بقطعة من الصوف ثم نحضر قطعًا من الورق بالقرب منه ونجد أنها تنجذب إلى قطعة البلاستيك. وهذا يدل على وجود كهرباء على سطح المادة البلاستيكية نتيجة الاحتكاك.
ما هي الإلكترونات؟ وكيف علاقتها بالكهرباء؟
- وهي جسيمات تدور حول النواة، كما تدور الأرض حول الشمس ومحورها، وتدور الإلكترونات حول النواة مثل دوران الكواكب. ونجد أن عشرات الإلكترونات التي تدور في مساحة متناهية الصغر داخل الذرة تعمل بمثابة درع من الشحنات الكهربائية لحماية الذرة أثناء دورانها في مدارات منفصلة دون تصادم. سبحان الخالق الذي خلق هذا الخلق بلا عيب.
- تحتوي الذرة على نفس العدد من الإلكترونات والبروتونات. يحمل الإلكترون شحنة سالبة (-) ويحمل البروتون شحنة موجبة (+)، وبالتالي فإن النواة لها شحنة متعادلة.
- وبالمثل، فإن الإلكترونات لا تتنافر وتترك الذرة. وكذلك الإلكترونات السالبة لا تنجذب إلى البروتونات الموجبة، فتبقى متماسكة ولا تنفجر الذرة، مما يوحي بأن ذلك كله تحت سيطرة الله عز وجل، ولولا ذلك لانتهى الكون قبل أن يبدأ.
- تميل كل ذرة إلى ملء غلافها الخارجي بأقصى عدد من الإلكترونات وهو 8. وللوصول إلى هذا العدد فإن الذرات إما أن تستقبل إلكترونات من ذرات أخرى لإكمال هذا العدد، أو أن يكون لها عدد أكبر في غلافها الخارجي وتعطيه لذرة أخرى، وهذا الميل إلى التبادل الإلكتروني هو القوة الأساسية التي تحدث في الروابط الكيميائية بين الذرات.
تعرف على سبب تسمية الكهرباء أو العنبر بذلك الاسم
وقد لوحظ قديماً أنه عند فرك قطعة من الكهرمان (بلورة متحجرة مصنوعة من خشب الصنوبر) بقطعة من الفراء، وجد أنها تجذب قطعاً صغيرة من الورق، ولهذا سميت مكهربة، إشارة إلى ذلك. إلى العنبر. واستخدمت كلمة “إلكترون” وهي في اللاتينية اسم العنبر.
تعرف على مستويات توصيل المواد للكهرباء: الموصلة وشبه الموصلة والعازلة
- المواد الموصلة للكهرباء: هي المواد الموجودة في الطبيعة، مثل المعادن، والتي لا ترتبط إلكتروناتها. حركتها عشوائية في كل الاتجاهات وتكون الحركة الناتجة صفراً إذا لمسنا جسماً معدنياً غير متصل بمولد كهربائي، حيث لا توجد تيارات كهربائية في الحالة الطبيعية.
- أشباه موصلات الكهرباء: هناك مواد موصلة للكهرباء، مثل: ب. السيليكون والجرمانيوم. وهي لا تحتوي على الكثير من الشحنات الحرة، لكنها قادرة على التبرع بالإلكترونات، مما يزيد من قدرتها على نقل الكهرباء. ولذلك، فإنها تسمى أشباه الموصلات.
- المواد العازلة للكهرباء: في بعض المواد العازلة، مثل الزجاج والخشب، تكون الإلكترونات مرتبطة بالذرة بشكل وثيق بحيث لا تستطيع الحركة. ولذلك فهي لا تحتوي على إلكترونات حرة ولا تسمح بالحركة.
ما هي الشحنة الكهربائية؟ كيف يمكننا شحن الأجسام بالكهرباء الساكنة؟
الشحنة الكهربائية:
- الشحنة هي إحدى خصائص الجسم التي تسمح له بدفع أو جذب الأجسام المشحونة الأخرى. ويمكننا تعريفها بأنها الخاصية التي يمتلكها الجسم حتى يتمكن من التأثير على الأجسام الأخرى التي لها نفس الخاصية.
- إحدى أصغر الشحنات المعروفة هي الإلكترون الذي يحمل شحنة سالبة، والبروتون الذي يحمل شحنة موجبة. “الكولوم” هي وحدة الشحنة الكهربائية في النظام الدولي للوحدات، سميت على اسم العالم الفرنسي “تشارلز”. كولومب” الذي استطاع اكتشاف القوة الكهربائية بين جسمين مشحونين.
- تتكون المادة من ذرات تحتوي على إلكترونات سالبة الشحنة ونواة موجبة الشحنة مساوية ومعاكسة لشحنة الإلكترونات. ومع ذلك، عندما تفقد المادة بعض الإلكترونات وتكتسب بعضها، يقال إنها تحمل شحنة، سواء كانت موجبة عندما تفقد إلكترونات وسالبة عندما تكتسب إلكترونات.
- المادة كهربائية بشكل معتدل، أي أن عدد الشحنات السالبة (الإلكترونات) يساوي عدد الشحنات الموجبة (البروتونات). ومع ذلك، عندما نضيف إلكترونات إلى الجسم، يصبح مشحونًا بشحنة سالبة، ولكن عندما يفقد الإلكترونات، يصبح موجبًا.
شحن العناصر بالكهرباء الساكنة:
- الشحن بالتأثير: إذا قربنا جسماً سالب الشحنة من كرتين معدنيتين متلامستين، فإن الشحنات الموجبة في الكرتين تقترب من الجسم السالب بفعل قوة الجذب، بينما تبتعد الشحنات السالبة عن الجسم السالب، ثم تبتعد الكرتان عن بعضهما البعض بحيث تظل إحداهما مشحونة بشحنة موجبة والأخرى بشحنة سالبة.
- الشحن عن طريق التلامس: عندما يتلامس جسم مشحون مع كرة، فإنه يزيل بعض الشحنات منها وينقلها إلى قطعتين من الورق متصلتين بالكرة. ووجدوا أن الورقتين تتنافران، مما يدل على انتقال الشحنة، ويصبح جسم الكرة متصلاً بالورقتين من خلال التلامس.
- الشحن بالفرك: عندما نفرك جسماً بآخر فإن بعض الإلكترونات تنتقل من جسم إلى آخر بسبب وجود بعض الإلكترونات مرتبطة بشكل ضعيف بذراتها وأي احتكاك مع مادة أخرى يؤدي إلى انطلاق وتحرر هذه الإلكترونات وتحررها. يتم نقلها بسهولة إلى أجسام أخرى، بما في ذلك الزجاج والمطاط والفراء والحرير وغيرها. في الأيام الجافة، يزداد حمل العناصر. ومع ذلك، في الأيام التي ترتفع فيها نسبة الرطوبة، يتشبع الهواء ببخار الماء، مما يتسبب في تكوين طبقة رقيقة غير مرئية من الماء على الأجسام التي لا تتراكم على سطح الجسم إلى حد كبير.