الكهرباء تدور حول تدفق الإلكترونات. حياتنا اليومية مليئة بمثل هذه الأمثلة المتعلقة بأنواع مختلفة من الكهرباء. على سبيل المثال - عندما نفرك المشط في الشعر ونأخذه بالقرب من قطع صغيرة من الورق ، تنجذب كل القطع الورقية نحو المشط. هذا بسبب الشحنات الساكنة التي تنشأ بسبب فرك الشعر الدهني بالمشط.
تعريف الكهرباء الساكنة
تشير الكهرباء الساكنة إلى اختلال التوازن بين الشحنات الكهربائية في الجسم ، وتحديداً عدم التوازن بين الشحنات السالبة والموجبة على الجسم. يتم إدخال عدم التوازن في الشحنة بالوسائل المادية. أحد الأسباب الأكثر شيوعًا للكهرباء الساكنة هو التلامس بين الأجسام الصلبة. ذكرنا سابقًا أن حركة البروتونات غير ممكنة وأن الحركة الوحيدة للشحنة الكهربية التي تُرى في الكهرباء الساكنة هي الإلكترونات. يتم الاحتفاظ بالإلكترونات في المواد بشكل فضفاض للغاية مما يعني أنه يمكن تبادلها من خلال الاتصال البسيط مثل الاحتكاك. يمكن أن تتراكم هذه الشحنات على سطح جسم ما حتى تجد طريقة للإفراج عنها أو تفريغها. طريقة واحدة لتفريغها هي من خلال دائرة وهذا هو بالضبط ما هي صاعقة البرق. الكهرباء الساكنة هي المجال الكهربائي الذي يتم تطويره بسبب الشحنات الثابتة. يحتوي سطح المادة على بعض الشحنات الكهربائية التي تجمع الكهرباء الساكنة على تلك المادة. قد تظهر هذه الشحنات الاستاتيكية على السطح أو من خلال التلامس مع أحد أكثر الأجسام شحنًا أو يمكن أن تكون من خلال أيونات إضافية موجودة في الهواء.
تراكم الشحنات الثابتة في السحابة
يرتفع الماء المتبخر من سطح الأرض ويصعد إلى ارتفاعات كبيرة في غلافنا الجوي. هنا تنزل القطرات الدافئة من سطح الأرض وتذهب إلى الغلاف الجوي وقطرات الماء البارد من السماء عائدة إلى الأرض على شكل غيوم ممطرة كثيفة تجلب لنا المطر. تتسبب هذه الحركة المتعارضة للهواء الساخن والهواء البارد في تبادل الإلكترونات بسبب الاحتكاك واختلاط الهواء في أعالي الغلاف الجوي. يؤدي هذا إلى تطوير الجزء العلوي من الغيوم المطيرة شحنة موجبة مفرطة وتكوين الجزء السفلي من السحابة شحنة سالبة عالية متساوية. وبالمثل ، عندما تتجمد قطرات الماء الصغيرة في السماء ، يزداد اختلال توازن الشحنات سوءًا. تساهم هذه الرسوم أيضًا في اختلال التوازن الكلي للشحنة في السحابة.
البرق والصاعقة
يستمر عدم توازن الشحن هذا في الزيادة في السحابة. لا يسمح الهواء عادةً بتدفق الشحنات من خلاله مما يؤدي إلى زيادة عدم التوازن. بعد نقطة معينة ، يصبح عدم توازن الشحن مرتفعًا جدًا بحيث يتعذر على السحابة التعامل معها. هذا يعني أنه يجب تحييد عدم توازن الشحن. يتم ذلك عن طريق فتح قناة توصيل عبر الهواء للسماح بتدفق الشحنات لتصحيح عدم التوازن. تُعرف قناة التوصيل هذه باسم البرق. بمجرد العثور على نقطة التلامس سواء على الأرض أو على سحابة أخرى ، تتدفق بلايين من الإلكترونات عبر مسار البرق الصغير وهذا التدفق الهائل للشحنة الكهربائية يتسبب في تسخين مسار البرق وتمدده بعنف. هذا التمدد في الهواء يخلق ضوضاء صاخبة عالية نعرفها بالرعد.
إقرأ ايضا : ما هو المغناطيس
مانعة الصواعق وإجراءات الحماية الأخرى
غالبًا ما تكون المباني الشاهقة وبيوت المزارع والمنشآت الأخرى المعرضة للصواعق مزودة بقضبان الصواعق. مانعة الصواعق عبارة عن قضيب مصنوع في الغالب من المعدن يتم تثبيته على سطح المبنى ويذهب إلى الأرض. تمتد قضبان الصواعق فوق المبنى ، أعلى من المبنى بحيث يتلامس القضيب مع الشحنات أولاً. ثانيًا ، نظرًا لأنه معدن يمكنه نقل الشحنات بأمان من السحابة بعيدًا عن المبنى إلى الأرض.
أنواع الشحنات الكهربائية
هناك نوعان من الشحنة الكهربائية:
الشحنة الموجبة Positive Charge هي التي تفقد إلكتروناتها وتصبح موجبة الشحنة.
الشحنة السالبة Negative Charge هي التي تكتسب إلكترونات وتصبح سالبة الشحنة.
وتعرف الشحنة التي يتم فصلها بهذه الطريقة بالكهرباء الساكنة.
إقرأ ايضا : ما هي الشحنة الكهربائية
مولد الكهرباء الساكنة
باستخدام المولد الكهروستاتيكي ، يمكن إنتاج الكهرباء الساكنة. يولد الكهرباء الساكنة عن طريق تحويل الاحتكاك إلى كهرباء.
هناك طريقتان تستخدمان لإنتاج الشحنات الساكنة:
تأثير كهربي ثلاثي: إذا اقترب جسمان وانتقلت الشحنة بينهما بسبب الاحتكاك ، يُعرف باسم تأثير الاحتكاك الكهربائي.
الحث الكهروستاتيكي: هي عملية إعادة توزيع الشحنات على سطح الجسم بسبب الشحنات القريبة أو المجال الكهربائي الساكن.