الدرس الأول : تعريف الكهرباء في جزئه الأول

تعريف الكهرباء: الكهرباء الساكنة

باسم الله الرحمان الرحيم

وأفضل الصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله ومن والاه.

الدرس الأول: تعريف الكهرباء

    الجزء الأول: الكهرباء الساكنة

بقلم: سعيد بن حماض

وبعد،

    يسعد مدونة زهرة أن تقوم بدورة تعليمية تهتم بالالكترونيك بالنسبة للمبتدئين والهواة من أ إلى ي.

    تشتمل هاته الدورة على تعاريف أساسية و حسابات ودوائر بسيطة، ستساعدك في تأسيس قاعدة صلبة للمضي نحو تعميق الفهم في هذا المجال إن شاء الله.

 

   إذن نتوكل على الله القدير ونستهل هاته الدورة بالتعريف بالكهرباء.

الكهرباء نوعان:

-   كهرباء ساكنة: وهي شحنات قد تكون موجبة أو سالبة لا تتحرك.

-   كهرباء متحركة: وهي شحنات سالبة في حركة مثل التيار الكهربائي.

موضوعنا اليوم هو الكهرباء الساكنة       .

    هل ستصدق إن قلت لك أن الكهرباء موجودة في محيطك ،في منزلك، وحتى في السجادة التي تمشي عليها؟

    وهل ستصدق إن قلت لك بأن الكهرباء موجودة كذلك في أجسامنا. فلولاها لما استطعنا الحركة ولفقدنا جميع حواسنا؟

    من منكم لم يلاحظ وقوف الشعر وانجذابه إلى شاشة التلفاز عند تقريب ساعده المشعر منه؟

    من منكم أحس بصعقة ضعيفة مصحوبة بصوت فرقعة بسيطة عندما لمس باب السيارة حين أراد الخروج؟

    هي حالات كثيرة ومتعددة ولن أتكلم عنها كلها.لكن لتبسيط الأمور سوف أقوم بالتجربة التالية.(للمزيد من التجارب المرجو مشاهدة الفيديو أسفله)

لوازم التجربة

-   بالون أطفال مملوء بالهواء

-   قصاصة الورق

المرحلة الأولى:

نلاحظ أنه عند اقتراب البالون من قصاصة الورق فإنه لا يحدث شيء.

المرحلة الثانية:

نقوم بحك البالون بشعر الرأس. ثم نقرب البالون من قصاصة الورق.

نلاحظ انه بعد حك البالون بشعر الرأس ، استطاع جذب قصاصة الورق عن بعد والالتصاق به.

    ولنفسر هاته الظاهرة يتوجب علينا السفر إلى قلب المادة، إلى عالم الذرة. فالذرة هي أصغر مكون للمادة، هي أصل كل شيء، الجماد والأحياء وحتى أنت.

    فالذرة تحتوي على نواة تتمركز في الوسط، تكون دائما مشحونة بكهرباء موجبة. والكترونات تدور حول النواة وفق مدارات مختلفة، تكون دائما مشحونة بكهرباء سالبة.حيث أن شحنة الالكترون الواحد هي :

    إن الالكترونات لا تختلف من ذرة إلى أخرى، لكن اختلاف الذرات راجع إلى اختلاف نواها وعدد الكتروناتها. وفي الحالة الطبيعية للذرة تكون القيمة المطلقة لمجموع شحنات الالكترونات qe تساوي شحنة النواة qp .

نقول في هاته الحالة بأن الذرة محايدة كهربائيا. وذلك ما يفسر حالة البالون قبل الحك، حيث لم يتمكن من جذب قصاصة الورق.

    اذن ماذا حصل بعد الحك؟

    في حالتهما الطبيعية، نفترض أن ذرات البالون وشعر الرأس كما في الشكل التالي:

هاته ليست ذرات حقيقية للبالون ولا للشعر، لكن لتبسيط الشرح افترضنا أن ذرة البالون تحتوي على إلكترون واحد وذرة الشعر تحتوي على 3 الكترونات.

    أثناء الحك وتحت تأثيره، استطاعت ذرات البالون من نزع بعض الالكترونات من ذرات الشعر لصالحها.

    اذن بعدما اكتسبت ذرة البالون الكترونا أو أكثر أصبحت القيمة المطلقة لشحنة الالكترون أكبر من شحنة النواة.

نقول في هاته الحالة أن البالون اكتسب كهراء سالبة. أما ذرة الشعر الذي فقدت الكترونا أو أكثر، أصبحت القيمة المطلقة للإلكترونات أصغر من شحنة النواة

نقول في هاته الحالة بأن الشعر اكتسب كهرباء موجبة.

    إذن الكهرباء الساكنة تظهر عندما تكتسب مادة ما كهرباء موجبة أو سالبة.وتظهر قوتها في جذب البالون لقصاصة الورق ثم الالتصاق به.

        لكن كيف تم ذلك؟؟

كلنا نعلم أن القطبين من نفس النوع للمغناطيس تتنافر، وأن القطبين من نوعين مختلفين تتجاذب.

    كذلك حال الالكترونات والنواة. فالشحنات من نفس النوع تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. حيث أن الالكترون يتنافر مع الالكترون والنواة تتنافر مع النواة. أما التجاذب فيتم فقط بين النواة و الالكترون.

   إذن فالكهرباء السالبة الظاهرة في البالون بعد الاحتكاك وعند اقترابه من قصاصة الورق، أثرت على هاته الأخيرة، وذلك في دفع الالكترونات إلى الأسفل بقوة التنافر. وبدت لنا شحنات موجبة على سطح قصاصة الورق ومن تم ستنجذب إلى البالون وتلتصق به.

    وسميت بالكهرباء الساكنة لان تلك الالكترونات المكتسبة من طرف البالون تبقى ثابتة بذرات سطح البالون في منطقة الاحتكاك بالشعر فقط.

    نفترض أن هاته هي ذرات البالون

فبعد الاحتكاك بالشعر انتقلت بعض الالكترونات من الشعر إلى البالون داخل منطقة الاحتكاك فقط.

فتلك الالكترونات المكتسبة تبقى مرتبطة بالذرات التي احتضنتها وذلك فقط داخل منطقة الاحتكاك، فلا تستطيع أن تنتقل إلى الذرات المجاورة. وهذا يفسر ظاهرة العوازل للتيار الكهربائي.والبالون عازل للتيار الكهربائي كما تعلمون.

    وتظهر الكهرباء جليا في ظاهرة البرق الذي ينزل من الغمام على الأرض على شكل صاعقة كهربائية.

    ولفهم أكثر لظاهرة الكهرباء  الساكنة يتطلب الأمر دراسة معمقة على مستوى الذرة ودراسات أخرى ستكون غير مفهومة بالنسبة لمبتدئ. لكن المراد من تقديم هاته المادة البسيطة هو لنبين أنه يمكن للالكترونات أن تنتقل من مادة إلى مادة أخرى بواسطة الاحتكاك أو التماس أو عبر الهواء كمثال ظاهرة البرق.ولنبين كذلك أن العوازل للتيار الكهربائي هي تلك المواد التي لا تسمح للالكترونات بالتنقل عبر ذراتها.

 إلى هنا انتهى الدرس الأول 

أسأل الله التوفيق لي ولكم 

وإلى الدرس الموالي إن شاء الله