المحتويات
يحيط بالشحنة الكهربائية الساكنة
الشحنة الكهربائية هي خاصية فيزيائية مرتبطة بالمادة، والتي تجعلها تحت قوة عند وضعها في مجال كهرومغناطيسي. هناك نوعان من الشحنات الكهربائية وهي: الشحنة موجبة والشحنة السالبة (غالباً ما تكون محمولة على البروتونات والإلكترونات على الترتيب). الشحنات المتشابهة تتنافر، والشحنات المختلفة تتجاذب. ويُشار إلى الجسيم الذي يفتقر إلى الشحنات بأنه متعادل. وحدة الشحنة الكهربائية طبقا لنظام الوحدات الدولي هي الكولوم. في الكهرباء الهندسية عادة ما يتم استخدام أمبير-ساعة. غالبا ما تشير العلامة Q إلى الشحنة. تُعرف المعرفة الأولية بكيفة تفاعل المواد المشحونة حالياً بالكهرومغناطيسية التقليدية وهي ما زالت دقيقة للمشاكل التي لا تتطلب اعتبار تأثير ميكانيكا الكم.
الكهرباء الساكنة
الكهرباء الساكنة لها عدة أسماء ومنها الكهرباء السكونية أو الكهرباء الستاتية وهي فرع العلم الذي يتعامل مع ظاهرة الانجذاب الكهربائي.
من المعروف منذ العصور القديمة أن بعض المواد تجذب الحبيبات صغيرة عند فركها ، وقد أطلقت على أجزاء كثيرة من العلم الطبيعي . تأتي ظاهرة الكهرباء الساكنة من الكهرباء التي تحدث بين الشحنات المختلفة هذه القوى وصفها قانون كولوم. ولكن هذه القوى تعتبر قوى ضعيفة، فالقوى الكهربائية بين الالكترون والبروتون, التي تجعلهم منجذبين لبعض في ذرة الهيدروجين, حوالي 40 ماجنينيوت من قوة التجاذب بينهم.
يحيط بالشحنة الكهربائية الساكنة
تنشأ الكهرباء الساكنة بسبب تجمع الكترونات أو غيابها في منطقة ما.
تتمثل الكهرباء السكونية بتجمع الشحنات الكهربائية على أجسام المعدات المختلفة، وهي ظاهرة طبيعية. تكمن المشكلة في تجمع الشحنات على جسم ما للحد الذي يشكل انتقالها إلى جسم آخر حدوث شرارة كهربائية, في الطبيعة يتم تحرك وانتقال الشحنات من جسم إلى آخر بحرية لا يضبطها إلا قانون أو خاصية بسيطة وهي انتقالها من جسم إلى آخر بهدف التعادل والتوازن بين كمية الشحنات المتجمعة.
كيف تتولد الكهرباء الساكنة
عند تحرك هذه الشحنات يحصل سريان لحظي للتيار الكهربائي ، كما تحصل شرارة كهربائية عند تحرك الشحنات من موقع إلى آخر عبر الجو، أي عندما تقفز تلك الشحنات من جسم ذو كمية عالية من الشحنات إلى الجسم الآخر ذو شحنات أقل.
يمكن ملاحظة هذه الظاهرة يوميا عند خلع الملابس المصنعة من النايلون أو البوليستر في غرفة مظلمة ليلا فسنلاحظ ظهور شرر وصوت لفرقعات بسيطة وهذا نتيجة لانتقال الشحنات الكهربائية.
كذلك يمكن ملاحظة هذه الظاهرة عند تقريب ساعدنا المشعر من شاشة التلفاز فسنلاحظ وقوف الشعر وانجذابه إلى شاشة التلفاز. وكذلك عند تمشيط شعرك في يوم جاف ستلاحظ انجذاب الشعر نحو المشط .
تشكل هذه الظاهرة مشكلة كبيرة في الصناعة والمعامل وخصوصا في الصناعة النفطية والغازية مثلا، انتقال الشحنات قد يسبب شرارة قد تكون كافية لإيقاد الغازات والأبخرة المتواجدة بالموقع.
لتجاوز مشاكل هذه الظاهرة بسيط في ظاهره وهو جعل كافة الأجسام متعادلة من حيث تجمع الشحنات عليها، فلن يكون هناك تجمع للشحنات على جسم ما يفوق ما هو متجمع على الجسم الآخر.
لذا من العادة ربط جميع الأجسام المعدنية في المعمل مع بعضها وربطها مع الأرض من خلال نظام للتأريض بهدف تفريغ كل الشحنات الكهربائية المتجمعة إلى الأرض حيث تنتقل الألكترونات من الجهد المرتفع إلى الجهد المنخفض وحتى إذا كانت حرة الحركة .
تبقى مشكلة الشحنات المتكونة في الغيوم وتفريغها في ما بينها وبين الأرض والتي تتكون نتيجه فصل الأرض ( المتعادلة ) للشحنات السالبة والموجبة مما يؤدي إلى نشأة قوة تجاذب هائلة بين السحابة والأرض والتي كثيرا ما سببت في حرائق الغابات، أما لحماية الأسقُفْ والأبنية المرتفعة فيكون بواسطة نظم لمانعات الصواعق والتي تقوم بتسريب الشحنات والجهد الكهربائي العالي المصاحب لها للأرض.
ومن الجدير بالذكر ان الكهربائية الساكنة (الاستاتيكية) تستقر على سطوح الأجسام دائما وذلك لأن الشحنات المتولدة على الجسم تكون من نوع واحد ونتيجه لذلك تنشأ قوى تنافر فيما بينها فتحاول أن تأخذ أقصى مسافة فيما بينها فتتجه إلى الخارج. وعلى هذا الأساس لا يصاب ركاب الطائرة بالصاعقة عند مرورهم من خلال غيمه مكهربة. فتستقر الشحنات على سطح الطائرة ولا تتدخل إلى الداخل ولكن قد رجح العلماء بأن للكهرباء الساكنة وتواجدها على البشرة بشكل مباشر قد يساهم في الإصابة بسرطان الجلد . ولكن هناك العديد من الفوائد لهذه القوة حيث تحد من التلوث بسبب استطاعتها على تجميع السناج من المداخن . وكذلك تستخدم آلات التصوير الفوتوجرافي الكهرباء الساكنة لوضع الحبر الأسود على الورق .
ما الذي يحيط بالشحنة الكهربائية الساكنة
لماذا نشعر بالكهرباء الساكنة في الشتاء أكثر من الصيف؟
من المعروف أن للطقس البارد آثاراً جانبية عدة، وفي هذا الوقت من السنة في فصل الشتاء، يصبح الناس أكثر عرضة لتلقي هذه الصدمات الكهربائية الساكنة.
وعادة ما يلاحظ الكثيرون زيادة في عدد الصدمات الناتجة عن الكهرباء الساكنة مع انخفاض درجات الحرارة، وهناك تفسير منطقي لحدوث هذا الأمر، لا سيما عندما يكون الطقس بارداً وجافاً، كما يمكن لهذه المشكلة أن تظهر في أي وقت من السنة، حيث تجمع أجسادنا إلكترونات إضافية من الأسطح المحيطة بنا.
لماذا أتعرَّض للصدمات بينما لا يتعرَّض لها زملائي؟
أولاً تزداد حساسية بعض الناس للصدمات عن غيرهم.
ثانياً ربما تزيد كمية الكهرباء الساكنة التي يخزنها جسدك عن الآخرين، ويعتمد ذلك على حجم جسدك وقدميك وسُمك بواطن أحذيتك.
ثالثاً ربما تُولِّد شحناتٍ أكثر من الآخرين، ويتوقف ذلك على المادة المصنوع منها باطن الحذاء، وأفضلها لتجنب هذه المشكلة هو الجلد.
هل تُسبب صدمات الكهرباء الساكنة مخاطرَ صحية؟
لحُسن الحظ، ليست هناك مخاطر متعلقة بتفريغ هذه الشحنات الكهربائية الساكنة. فلا تُمثِّل في أغلب الأحيان إلا بعض الإزعاج، ويتمثل أكبر مخاطرها في احتمال وقوع إصابةٍ عَرَضية، عندما نسحب على سبيل المثال ذراعنا فجأةً لدى الشعور بصدمةٍ ساكنة، فتصطدم بشيءٍ آخر.
فوائد الكهرباء الساكنة
للكهرباء الساكنة العديد من التطبيقات المفيدة في حياتنا اليومية، إليك بعضاً منها:
القضاء على التلوث: وذلك من خلال استخدام أجهزةٍ تقوم على الكهرباء الساكنة بالأساس، حيث يتم إطلاق شحناتٍ على الجزيئات الملوثة في الجو، ثم يتم جذبها على صفيحةٍ أو أداة تجميع الشحنة الكهربائية المضادة.
المداخن: يندفع الكثير من الدخان من مداخن المصانع، كما يُسبّب تلوثاً للبيئة، لهذا تلجأ المصانع لاستخدام الكهرباء الساكنة، للتخلص من التلوث الناتج عن مدخناتها قبل أن ينتقل للغلاف الجوي، حيث يتم إعطاء جزيئات الدخان شحنةً كهربائيةً، وعندما يمر الدخان خلال أقطاب الشحنة المقابلة، فإنّ تلك الجزيئات تنجذب للأقطاب الكهربائية، فتمنع جزيئات الدخان الضارة من الخروج إلى الهواء الجوي.
تنقية الهواء: تفيد فيرال الكهرباء الساكنة في هذه الحالة أيضاً، فهناك ما يُسمى الهواء المُؤين لتنقية الهواء، وهو شائع الاستخدام عند بعض الناس في المنازل، وفكرته مثل شحنة المدخنة، حيث يتم شحن الملوثات في المنزل بشحنةٍ ما، ثم تنجذب هذه الجزيئات الملوثة إلى المؤين، وهي فيرالٌ تقوم على الكهرباء الساكنة بالطبع.
الزيروغرافي: أو التصوير الجاف، وهي آلةٌ تعتمد على الكهرباء الساكنة، وتستخدم في الطباعة، حيث يتم شحن الحبر المستخدم، وينجذب إلى المكان المحدد، المشحون بالشحنة المقابلة.طلاء السيارات: يمكن استخدام الكهرباء الساكنة في عملية طلاء السيارات أيضاً، حيث يتم شحن جزيئات الطلاء بشحنةٍ كهربائيةٍ ما، ثم يتم إطلاق الطلاء على السيارة فتنجذب جزيئات الطلاء إلى الشحنة المقابلة على السيارة، وتتم عملية الطلاء بكلٍّ إتقانٍ.