من الحقائق التاريخية أنه في القرن السادس قبل الميلاد، لاحظ أحد حكماء اليونان واسمه طالس أنه عند دلك مادة الكهرمان بالفرو فإنها تجذب قطع الريش والقش الصغير إلا أن هذه الملاحظة ظلت مطوية لعدة قرون إلى أن تحقق من صحتها العالم البريطاني جلبرت في القرن السابع عشر الميلادي، وأطلق على هذه الخاصية العجيبة التي تتمثل في جذب الكهرمان لبعض الأجسام الخفيفة اسم الكهرباء. ثم بدأ العلماء بالتوسع في دراساتهم عن الكهرباء وتطبيقاتها في الحياة، حتى باتت الكهرباء اليوم ضرورية لنا في مختلف جوانب الحياة فنحن نحتاج إليها باستمرار في المنازل والمدارس وأماكن العمل.
لمعلوماتك:
الكهرمان (أو العنبر) هو مادة راتنجية (صمغية) قاسية ذات لون بني مصفر وهو من الحجار الكريمة ذات الرائحة العطرية المميزة، ويستخلص من لحاء الأشجار، كما يمكن أن يوجد بكثرة في منطقة البحار، وأصبح حاليا بشكل واسع في صناعة الأقراط والحلي وأدوات الزينة.
أنواع الكهرباء:
لاحظت أن مصطلح الكهرباء أطلق على خاصية جذب الكهرمان لقطع الريش الصغيرة ولكنك اليوم تستخدم مصطلح الكهرباء للتعبير عن التيار الكهربائي الموجود بالمنازل أو التيار الكهربائي الناتج من البطاريات، فهل تجذب أسلاك الكهرباء قطع الريش الصغيرة؟! أم أن معنى الكهرباء قد تغير؟!
سنتعرف على مصطلح الكهرباء عن طريق التعرف على أنواع الكهرباء:
الكهرباء الساكنة:
في ظروف معينة كالدلك أو الاحتكاك فإن بعض الإلكترونات تنتقل من المادة إلى المادة الأخرى ونتيجة لذلك تصبح المادة مشحونة كهربائيا إما بشحنات كهربائية سالبة نتيجة انتقال للإلكترونات إليها، وبشحنات كهربائية موجبة نتيجة انتقال الإلكترونات منها.
وعندما تظل هذه الشحنات الكهربائية مستقرة على المادة، فإنه بإمكانها أحيانا جذب بعض المواد الأخرى إليها وهذا التأثير يطلق عليه الكهرباء الساكنة.
استخدامات الكهرباء الساكنة:
ماكينة تصوير الأوراق
تعمل الأشعة الضوئية المنعكسة على الورقة المراد تصويرها على تكوين صورة ذات شحنة موجبة داخل الجهاز فتجذب إليها الحبر المسحوق (التونر) المشحون بشحنة سالبة لتطبع هذه الصورة على ورقة بيضاء مشحونة بشحنة موجبة.
المرسبات الكهروستاتيكية
تستخدم هذه المرسبات الكهروستاتيكية لتنظيف الهواء من جسيمات الغبار والدخان والضباب والبكتيريا الموجودة في الهواء حيث يتم شحن هذه الجسيمات بشحنات كهربائية موجبة ومن ثم تقوم ألواح التجميع المشحونة بشحنة سالبة بجذب هذه الجسيمات الموجبة إلى داخل الجهاز، ويتم بذلك تنقية الهواء من هذه الشوائب.
الكهرباء المتحركة:
التيار الكهربائي: مجموعة من الجسيمات المشحونة تتحرك تحت تاثير مجال كهربي بطريقة منتظمة يطلق عليها تيار كهربائي مثل:
1 الإلكترونات في المواد الموصلة المستخدمة في حياتنا بشكل واسع.
2 الأيونات الموجبة أو السالبة في السوائل الإلكتروليتية (البطاريات السائلة).
3 الثقوب في المواد شبه الموصلة (الدايود والترانزيستور).
وتحدد كمية الشحنات المتحركة في الثانية عند نقطة من الموصل شدة التيار الكهربائي.
وهذه الكمية الفيزيائية الأساسية تحتاج إلى وحدة أساسية لقياسها اتفق العلماء على تسمية هذه الوحدة أمبير.
أنواع التيار الكهربائي:
تعرفنا على إن التيار الكهربائي هو سيل من الشحنات الكهربائية المتحركة، ولكن هل يسري هذا التيار الكهربائي في اتجاه واحد دائما أم أنه يمكن تغيير اتجاهه أثناء سريانه؟
بناء على اتجاه التيار الكهربائي يمكن تقسيم التيار الكهربائي إلى نوعين هما:
التيار المستمر DC
تتحرك الإلكترونات من القطب السالب للبطارية وتنساق خلال الدائرة مرورا بذرات السلك الواحدة تلو الأخرى حتى تصل غلى القطب الموجب. هذه الحركة للإلكترونات في اتجاه واحد تسمى تيار مستمر DC
فالبطاريات الجافة- المستخدمة في الألعاب والأدوات الكهربائية البسيطة – تنتج تيارا مستمرا ومعظمها تولد فرق جهد مقداره 1،5 فولت، وبعضها 9 فولت. وكذلك فإن البطاريات السائلة مثل بطارية السيارة تولد تيارا مستمرا بجهد مقداره 12 فولت.
التيار المتردد AC
عندما تندفع الإلكترونات في اتجاه معين ثم تعكس اتجاه اندفاعها وتكرر هذه العملية مرات عدة في حدود 50 أو 60 مرة في الثانية (تيار يتغير اتجاهه مع مرور الزمن) فإن هذا التيار يسمى التيار المتردد (AC).
وينتج من محطات توليد الطاقة الكهربائية والتيار الكهربائي الموصل إلى المنازل هو نوع من التيار المتردد، إذ إنه يسهل توليده مقارنة بالتيار المستمر.
كيف تتولد الكهرباء:
تتولد من محطات توليد القدرة الكهربائية وذلك بتدوير المولد الكهربائي لينتج الطاقة الكهربائية، ويتم ذلك بواسطة محركات تعمل بوقود النفط أو الفحم أو المفاعلات النووية أو توربينات تدار بواسطة الماء المتدفق من السدود.
للاستفادة:
يستخدم الناس نوعين من المصابيح الكهربائية هما:
المصابيح المتوهجة ومصابيح الفلورسنت فأي النوعين أفضل في استهلاكها للكهرباء؟
المصابيح المتوهجة
استهلاكها عالي للطاقة الكهربائية، إذ إنها تعتمد في عملها على توهج الفتيلة نتيجة مقاومتها لمرور التيار الكهربائي فيشع الضوء من المصباح، وبذلك يهدر جزء كبير من طاقتها على شكل طاقة حرارية بينما يستفاد من جزء بسيط كطاقة ضوئية. وعمرها الافتراضي قصير نسبيا حيث يبلغ 1000 ساعة عمل تقريبا إلا أنها تتميز برخص ثمنها وصغر حجمها.
مصابيح الفلورسنت
استهلاكها قليل للطاقة الكهربائية وعمرها الافتراضي أضعاف عمر المصباح المتوهج، وتتميز بالإنارة الجيدة. ويفضل استخدامها في المواقع التي تحتاج إضاءة لمدة تزيد عن أربع ساعات يوميا مثل واجهات المحلات والمنازل لتقل تكلفة استخدام الكهرباء إلى النصف.
