كيف اكتُشفت الكهرباء

محتويات

١ الكهرباء
٢ كيفيّة اكتشاف الكهرباء
٣ أهمية اكتشاف الكهرباء
٤ توليد الكهرباء
٥ المراجع

الكهرباء

الكهرباء (بالإنجليزيّة: Electricity): هي الظاهرة المُتكوِّنة بسبب وجود الشحنة، وتكون الشحنة بشكل أساسيّ على البروتون، أو الإلكترون، وقد تبيَّن أنّ شحنة الإلكترون تُمثِّل الشحنة السالبة، أمّا البروتون، فهو يُمثِّل الشحنة الموجبة، كما أنّ معظم الجُسيمات الأوّلية للمادّة تمتلك شحنة، سواء كانت شحنة موجبة، أو سالبة، وتُؤثِّر هذه الشحنات في بعضها البعض بقوّة يختلفُ نوعها بحَسب نوع الشحنة؛ إذ قد تكون قوّة تنافُر إذا كانت الشحنات مُتشابهة، وقد تكون قوّة تجاذُب عند تقابُل الشحنات المختلفة، وتُعَدّ القوّة الكهربائيّة بين الشحنات أكبر بكثير من قوّة الجاذبيّة بين الجسيمات، وتكون الذرَّة في حالة من الاستقرار الكهربائيّ عند تساوي أعداد الإلكترونات، والبروتونات، أمّا إذا زادت أعداد الإلكترونات عن البروتونات، فإنّ الذرَّة حينها تُمثِّل أيوناً سالباً، وإذا قلَّ عدد الإلكترونات عن عدد البروتونات، تكون الذرَّة أيوناً موجباً.^[١]^[٢]

كيفيّة اكتشاف الكهرباء

تُعَدّ الكهرباء من أهمّ اكتشافات الإنسان عبر التاريخ، فقد تمّ اكتشافها، وملاحظتها منذ 600 سنة قَبْل الميلاد، حيث لاحظ الإغريق أنّ مادّة الكهرمان تجذبُ القشَّ، والريش، والأجسام الخفيفة إليها عند حَكِّها بمادّة الصوف، وفي الوقت نفسه درس العالِم والفيلسوف الإغريقيّ طاليس هذه الظاهرة، وكان أوّل من وَصَفَها، كما أطلقَ على مادّة الكهرمان اسم (الراتنيجي)؛ التي تعني بالإغريقيّة: الكهرباء، وفي القرن السادس عشر درس العالِم الإنجليزيّ وليام جيلبرت هذه الظاهرة، وكان أوّل من درسها وأظهرَ الفرق بين التجاذُب الكهربائيّ، والتجاذُب المغناطيسيّ، وفي عام 1873م، اخترعَ العالِم الفرنسيّ غرام جهاز المُولِّد الكهربائيّ الذي يُحوِّل القوّة الميكانيكيّة إلى طاقة كهربائيّة، والذي يُعرَف أيضاً باسم (الدينامو).^[٣]

بعد حوالي ستّين عاماً، تمّ ابتكار أوّل مُولِّد كهرباء إستاتيكيّة، وذلك عن طريق العالِم الألمانيّ أوتو فون جيريك، وبعد ذلك، لاحظ الباحثون وجود نوعَين من الشحنات الكهربائيّة، هما: الكهرباء الزجاجيّة، والكهرباء الراتنيجيّة، وتبيّن أنّ الشحنات المُتشابهة تتنافر، وأنّ الشحنات المُختلفة تتجاذب، ثمّ جاء العالِم الأمريكيّ بنجامين فرانكلين في منتصف القرن السابع عشر، ليبتكر مفهوم الكهرباء الموجبة، والكهرباء السالبة، بناءً على تأثير الأجسام المشحونة بالكهرباء في الجَذْب، أو النَّبْذ، واعتبرَ أنّ الشحنات الموجبة هي الزيادة في الشحنات الزجاجيّة، أمّا الشحنات السالبة، فهي تُمثِّل النَّقْص في الشحنات الزجاجيّة، وهذه الشحنات لا تدخل في تركيب الذرَّة؛ لأنّ مصدر ذرّات الكهرباء، وذرّات الكهرباء النقيضة، هي الكتلة الخفيّة للكون، والتي تتكوَّن من ذرّات الخيوط الذرّية للمادّة الخفيّة الموجبة، وذرّات الخيوط الذرّية للمادّة الخفيّة النقيضة السالبة.^[٣]

أهمية اكتشاف الكهرباء

يُعَدّ اكتشاف الكهرباء واحداً من أهمّ الاكتشافات العلميّة التي توصَّل إليها البشر؛ حيث ساهم هذا الاكتشاف في تطوير الحياة البشريّة، وقَفَز بالعلم خطوات عملاقة إلى الأمام، وتُعَدّ الكهرباء مصدراً أساسيّاً وشكلاً من أشكال الطاقة ذات الاستخدامات المُتعدِّدة، والقابلة للتحكُّم فيها، كما أنّها تُعَدّ الأساس الذي تقوم عليه الصناعات بشتّى أنواعها وأصنافها، فهي مصدر النور والإضاءة في الشوارع، والبيوت، حيث يُعتبَر اختراع المصباح الكهربائيّ السببَ الأوّل في جَعل الاضاءة من أولى التطبيقات في مجال استخدام الطاقة الكهربائيّة، إذ اخترعه العالِم توماس إديسون في أواخر القرن التاسع عشر، كما أنّها تُمثِّل مصدر الموجات الكهربائيّة التي ساهمت في صناعة الاتّصالات السلكيّة، واللاسلكيّة، وهي تُمكِّن البَشَر من تحويل الطاقة الكهربائيّة إلى أشكال أخرى من الطاقة، مثل: الطاقة الحراريّة، والطاقة الحركيّة، وبالإضافة إلى ذلك، فقد سهَّلت الكهرباء وسائل الاتّصال، فأصبحت أكثر سرعة، وسهولة، ويُعَدّ التلغراف الكهربائيّ أحد أقدم التطبيقات الكهربائيّة في مجال الاتّصالات، حيث ابتكرَه كوك وويتستون في عام 1837م، كما يمكن استخدام الكهرباء في عمليّات التبريد.^[٣]^[٤]

توليد الكهرباء

لقد ساهمت الدراسة التي أجراها الفيلسوف الإغريقيّ "طاليس" على قضبان الكهرمان، في وَضْع حجر الأساس لإمكانيّة إنتاج الطاقة الكهربائيّة، حيث أدّى حَكّ الكهرمان بالصوف إلى توليد الشرارات، وجَذْب الأجسام الخفيفة، مثل القش، وعلى الرغم من ذلك، فإنّ هذه الطريقة لا تُعَدّ فعّالة؛ ولهذا تمّ ابتكار البطاريّة الفولتيّة في القرن الثامن عشر، والتي تمّ تطويرها إلى البطاريّة الكهربائيّة، وتُعَدّ البطاريّة الكهربائيّة مصدراً شائعاً وقويّاً للطاقة، كما أنّه يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات، إلّا أنّ من عيوب هذه البطاريّة أنّ مقدرتها على تخزين الطاقة محدودة، ويجب شَحْنها باستمرار، أو التخلُّص منها بمُجرَّد نهاية الطاقة المُخزَّنة فيها.^[٤]^[٥]

وقد ابتكرَ العالم فاراداي عام 1831م مُولِّداً أُحاديّ القُطب، وهو قائم على الظاهرة الكهرومغناطيسيّة، واستمرَّت المُحاولات لتوليد الطاقة الكهربائيّة من المُولِّدات باستخدام هذه الظاهرة، حيث تمّ ابتكار المُولِّدات التي تعمل على البُخار الناتج عن احتراق الوقود الأُحفوريّ، أو من خلال الطاقة الحركيّة الناتجة عن الرياح، أو الماء المُتدفِّق، أو من التفاعُلات النوويّة، وفي آواخر القرن التاسع عشر، تمّ اختراع المُحوِّل الذي ينقلُ الكهرباء من أماكن توليدها إلى مناطق مختلفة، ومع مرور الوقت، وازدياد الطَّلب على الكهرباء، ونظراً للمخاطر البيئيّة والصحّية المُتعلِّقة بطُرُق توليد الكهرباء، ظهرت الحاجة إلى التركيز على مصادر الطاقة المُتجدِّدة لتوليد الطاقة الكهربائيّة، مثل: الطاقة المائيّة، والطاقة الحركيّة، وطاقة الرياح، كما استغلّت الكثيرمن الدُّوَل الساحليّة الطاقة الناتجة عن ظاهرة المَدّ والجَزْر في توليد الكهرباء، إذ تكون هذه الطاقة مُخزَّنة في تيّارات المّدّ والجَزْر بفِعل دوران الأرض حول محورها، و جاذبيّة الشمس والقمر، ويُعتبَر بناء السدود من الطُّرُق المُستخدَمة في توليد الطاقة الكهربائيّة من هذه الظاهرة.^[٤]^[٥]