هل شعرت يومًا أن ترتدي ملابسك الصوفية مع صدمة كهربائية خفيفة أدت إلى تحلق شعرك في الهواء؟ إنه أحد آثار الكهرباء الثابتة. يتم توليد الكهرباء الثابتة؟ ما هي أهم تطبيقاتها العملية؟
يعد اكتشاف الكهرباء الثابتة أحد أعظم الاكتشافات العلمية عبر تاريخ البشرية. يعود تاريخ اكتشاف الكهرباء الثابتة أو الكهرباء الثابتة إلى عام 600 قبل الميلاد عندما لاحظت الفيلسوف اليوناني أنه عند فرك قطعة من العنبر بقطعة قماش ، فإنه سيبدأ في جذب ريش الطيور وخيوط الصوف أو القطن. أيضا ، العالم الإنجليزي وليام جيلبرت هو أيضا أن هناك مواد أخرى لها هذا الجذب. ودعا جيلبرت هذا الجذب (مشتق من اسم العنبر اليوناني). تبعه العرب ، وأطلقوا عليها الكهرباء ، مستمدة من العنبر. في عام 1733 م ، اكتشف الكيميائي الفرنسي تشارلز أن بعض الأجسام تنجذب إلى الحكة ، في حين أن البعض الآخر معزول ، لذلك هناك اليقين من وجود نوعين من الطاقة الكهربائية. يتم إنشاء النوع الأول عند فرك الزجاج بالشعر أو الصوف. بينما يتم إنشاء النوع الثاني عند فرك العنبر بالحرير. اكتشف أيضًا أن هذين النوعين المختلفين ينجذبان بينما يكون النوعان المتماثلان مثيران للاشمئزاز. هناك العديد من الطرق لتوليد الكهرباء الثابتة ، والتي سنتحدث عنها بالتفصيل في الفقرات التالية. لكننا سنبدأ أولاً من خلال شرح ية توليد الكهرباء الثابتة.
ية توليد الكهرباء الثابتة
تمكن العلماء الذين يعملون على المستوى الناني من معرفة ية توليد الكهرباء الثابتة من مقياس سطحين مع بعضهما البعض. جميع الهيئات ، بغض النظر عن مدى سلاسة أسطحها بالنسبة لنا ، سنلاحظ ، عند توسيعها بشكل كاف ، وجود نتوءات على هذه الأسطح. هذه المطبات أو المثليين هي المسؤولة عن توليد الكهرباء الثابتة.
وعندما نفرك سطحين مع بعضنا البعض ، فإن هذه الحالات الشاذة على السطحين سوف تصطدم وتفرك بعضها البعض. هذا يسبب تشوه في السحب الإلكترونية المحيطة بالذرات على السطح. ولأن الإلكترونات لا يمكن أن تتحرك في مواد عزل ، فإن السحابة ستصبح لا جدال فيها. عادة ، هذه السحابة الإلكترونية متماثلة في معظم المواد. ولكن عندما يتم تشويه شكل السحابة ، فإن الشكل الجديد سيجعل التوزيع المتقلبة في المادة يختلف عن مكان إلى آخر. على الرغم من أن الزيادة في فولاتيا في مكان ما ستكون قليلة جدًا ، فإن العدد الكبير من النتوءات سيجعلنا نشعر بصدمة كهربائية خفيفة.
توليد الكهرباء الساكنة في طريق العجن
تنشأ الكهرباء الثابتة بسبب جمع الإلكترونيات أو غيابها في مكان معين. من الممكن تحديد طريقة العجن أو الاحتكاك باعتبارها عملية نقل الشحنات الكهربائية نتيجة لسطح مادتين معًا. مما يؤدي إلى فصل الإلكترونيات على سطح أحد المادتين ونقلها إلى المقال الثاني. يتم استخدام هذه الطريقة في المواد العازلة الكهربائية لأنها تسمح للشحنات بالبقاء على سطحها الخارجي لفترة طويلة طالما أن المادة لا تتعرض لأي تأثير خارجي. مثال على هذه الطريقة هو ما يلي:
- فرك سطح قطعة من الزجاج بقطعة من الحرير ، مما يسبب نقل الشحنات من قطعة الحرير ، ويصبح الزجاج قادرًا على جذب قطع صغيرة من المواد.
- قم بتدليك القدمين عند ارتداء حذاء جلدي مع سجاد صوف ، مما تسبب في شحنات سلبية للحذاء.
- أيضا ، فرك بالون مطاطي في ملابس الصوفية يؤدي إلى الحصول على البالون لتكتسب رسوم سلبية. هذا يؤدي إلى التصاق البالون إلى الجدار عندما يقترب منه.
توليد الكهرباء الساكنة بطريقة ملامسة
ويسمى أيضًا طريقة التسليم ، وهي عملية نقل الشحنات الكهربائية من جسم إلى آخر نتيجة لتواصلهم المباشر مع بعضها البعض. عندما تنتقل الشحنات الكهربائية من الجسم الذي لديه أكبر شحنة إلى الجسم بشحنة أقل. تستمر عملية الانتقال حتى يتمتع الجسمان بنفس الشحنة الكهربائية. تتضمن أمثلة هذه الطريقة كل ما يلي:
- عندما تتلامس قطعة من الألومنيوم مع شحنة إيجابية مع قطعة من الحديد غير العادل ، فإن كمية الشحنة الإيجابية في قطعة الألمنيوم ستنخفض ، وسوف تصبح القطعة الحديدية مشحونة بشحنة إيجابية.
- المس قطعة مشحونة من شركة طيران كهربائية مع سطح الأرض التي ستطلق الرسوم من هذه الناقل ، وتسمى هذه العملية أساسًا.
توليد الكهرباء الساكنة في طريق الحث
ويطلق عليه أيضًا طريقة التأثير ، ولا تحدث هذه الطريقة بين الهيئتين أو نقل الشحنات من جسم إلى آخر ، ولكن يتم إعادة توزيع الشحنات الموجودة على سطح الجسم كنتيجة لتأثرها بالمناطق المحيطة بها بيئة. من الممكن ترك الشحنات من الجسم إذا تلامس جسم آخر ، مما سيغير شحنته. تتضمن أمثلة هذه الطريقة ما يلي:
- تقليل الناقل المشحون بشحنة سالبة من جسم غير معبأ ، والذي سيؤدي إلى إلكترونيات E على سطح الناقل ، وجذب الشحنات الإيجابية في الجسم غير المشحون إلى الناقل ، مما سيؤدي إلى جذبها .
- تقليل جسم مشحون بشحنة سالبة من شاقين متتاليين ، مما سيؤدي إلى نقل الرسوم إلى الناقل القريب من الجسم المشحون ، بينما تنتقل الشحنات السلبية من الناقل بعيدًا عن الجثة المشحونة. وعندما تتم إزالة شركات النقل من بعضها البعض ، سيحتفظ كل منهم بشحنها.
ما هي تطبيقات الكهرباء الثابتة في حياتنا اليومية؟
تم تطبيق الكهرباء الثابتة في العديد من المناطق في حياتنا اليومية ، وأهم تطبيقات الكهرباء الثابتة ، كل مما يلي:
- المكثفات الكهربائية: يقومون بتخزين رسوم كهربائية ثابتة عند تعريض أعمدةهم لجهد كهربائي ، ويتم إفراغهم لاحقًا عند الحاجة في الدائرة. إنه جزء مهم من معظم الدوائر الكهربائية والإلكترونية.
- طابعات الليزر: يعتمد مبدأ عملها على شحن موزع الحبر في الطابعة بشحنة إيجابية ، بينما يتم إلقاء الضوء على مناطق محددة من سطح الطباعة ، بحيث تكون جزيئات الحبر المشحونة بالمناطق التي لا تتعرض للضوء ، نظرًا لأنهم مشحونون بشحنة سالبة ، وهي الأماكن التي يتم فيها وضع الحبر فوقه.