الكهرباء
تعدّ الكهرباء من أهم مصادر الطاقة التي يعتمد عليها الإنسان في الحرارة والضوء وأكثرها وفرة، وهي الطاقة الأساسية اللازمة في تشغيل كافة الأجهزة الكهربائية والآلات والمعدات، وكذلك في الإنارة، فاليوم لا قيمة للحياة من دون كهرباء، فهي قوة موجودة في جميع المواد الصلبة، والسائلة، والغازية، حيث وجد العلماء أنّ المادة تتكون من ذرات صغيرة تتكون من ثلاثة جسيمات دقيقة وهي البروتون الذي يحمل الشحنة الموجبة، والنيترون ذو الشحنة المتعادلة والإلكترون ذو الشحنة السالبة.
إنّ التعريف العلمي الدقيق للكهرباء هو: الطاقة التي تخلقها حركة الإلكترونات في الجسم الموصل، فاكتشاف الكهرباء والتعرف إليها لم يكن بالأمر السهل إذ مرّ ذلك بالكثير من الدراسات، والنظريات، والمشاهدات، والتجارب التي قام بها العلماء للوصول إلى ماهية الكهرباء حتى تطورت في هذا الشكل الذي هي عليه الآن.
تاريخ اكتشاف الكهرباء
عرف الإنسان الكهرباء من خلال ظاهرة البرق، ومن الجذب الكهربائي الساكن عندما لاحظ أحد المفكرين انجذاب الريش وقصاصات الورق إلى الصوف عند دلكه بقطعة من الكهرمان، فكان ذلك الشرارة الأولى في اكتشاف الكهرباء الساكنة والتعرف إليها.
كانت أولى الدراسات تعرف العالم الإنجليزي ستيفن غراي على العناصر الموصلة للكهرباء والعناصر العازلة للكهرباء، كما ظهرت المصطلحات الخاصة بالكهرباء وهي الشحنات الكهربائية من خلال العالم الفرنسي شارل دوفاي عام 1733م عندما اكتشف هناك شحنات كهربائية موجبة وأخرى سالبة، حيث تتنافر الشحنات إلى بعضها إذا كانت من ذات النوع، وتتجاذب إذا كانتا مختلفتين في النوع.
الشحنات الكهربائية
إنّ الشحنة الكهربائية تعني تجاذب الإلكترونات السالبة مع البروتونات الموجبة في الذرة، لكن عندما تنتقل الإلكترونات السالبة من ذرة إلى أخرى بحيث تنقص في الذرة والأولى ويزداد عددها في الذرة الثانية يسمى ذلك بفرق الجهد الكهربائي، وعندما تتدفق الإلكترونات في جسم موصل يسمى ذلك بالتيار الكهربائي، فهذه المصطلحات كانت دراسات حسابية قام بها العالم أوم، حيث حلل التيار الكهربائي في الدارة الكهربائية.
ظهر اختراع يسمى أول بطارية كهربائية وهي تقنية ليد التي سُميت بذلك نسبة إلى المدينة ليد الهولندية التي اختُرعت فيها، ثمّ توالت التجارب الأخرى فظهر اختراع أول بطارية كيميائية عام 1800م على يد العالم الإيطالي الكسندر فولتا، والتي صنعها من رقاقات فضة وأخرى ألمنيوم تفصل بينهما ورق مشبع بالماء المالح.
توليد الكهرباء
بعد هذه الدراسات والتجارب كان لا بد من الاستفادة من الكهرباء والاستشعار بها من خلال ما يُسمى بتوليد الكهرباء أي الحصول على التيار الكهربائي، فكان ذلك كما ذكرنا من التفاعلات الكيمائية والحث الكهرومغناطيسي أي من خلال أداة يدور فيها ملف في حقل مغناطيسي، وهذا ما يسمى بالمولد الكهربائي أو الدينمو، وهذا ما قام به العالم فارادي عام 1831م عندما أسس أول تقنية للمحرك الكهربائي وهي عبارة عن نموذج صغير يدار باليد.
يتم تحريك المولّدات الكهربائية الكبيرة بطريق ميكانيكيّة، أما المحطات الكهربائية التي تعمل على الطاقة النووية أو الفحم أو البترول فتدار المولدات فيها بتوربينات بخارية تتصل مباشرة بالمولدات الكهربائية، وظهر أيضاً بما يسمى بتوليد الكهرباء من خلال التوربينات المائية التي تعتمد على قوة الشلالات الطبيعية أو السدود المصطنعة، وينتقل التيار الكهربائي عبر المحولات الكهربائية الذي يتحكم بمسار التيار الكهربائي لمسافات بعيدة حيث يسير عبر أسلاك كهربائية ضخمة، ثمّ عبر أسلاك أقل ثخانة ليتم توزيعها إلى المنازل والمنشآت الصناعة والخدمية المتنوعة.
