استكشاف عالم الكهرباء

،عناصر الموضوع

1- ماهي الكهرباء؟

2- تاريخ الكهرباء

3- أنواع الكهرباء

4- أهم الاختراعات الكهربائية

5- أخطار الكهرباء

6- لماذا الكهرباء؟

عالم الكهرباء أدى استكشافه إلى تبعات عدة، وارتبط الإنسان بالكهرباء بشدة، وفي هذا المقال سوف نوضح الكهرباء، وتاريخها، وكيف تم اكتشافها؟ ومتى حدث ذلك؟ والاكتشافات التي ظهرت بعد اكتشاف الكهرباء، والجانب المخيف من الكهرباء.

1- ماهي الكهرباء؟

الكهرباء هي نوع من الطاقة، يتكون من حركة الإلكترونات بين نقطتين عندما يكون هناك فرق جهد بينهما، مما يجعل من الممكن توليد التيار الكهربائي، يمكن تحويل الكهرباء إلى أنواع أخرى من الطاقة، مثل: الضوء أو الحرارة أو الحركة، كما يمكن التحم فيها ونقلها لمسافات طويلة، وعلى نطاق واسع من خلال شبكات النقل والتوزيع، يمكن توليد الكهرباء من مجموعة واسعة من مصادر الطاقة، المتجددة وغير المتجددة.[1]

2- تاريخ الكهرباء

اكتشاف الكهرباء في العصور القديمة

كان العنبر والريش والحرير من ساعد العالم اليوناني تاليس على اكتشاف الكهرباء لأول مرة قبل ستمئة عام قبل الميلاد، وذلك حين اكتشف أن العنبر بعد فركه في الحرير يجذب الريش إليه، والمصطلح (ëelectron) هو كلمة يونانية، وتعني العنبر، وأتى منه مصطلح الكهرباء والإلكترون.

بدايات تطور الكهرباء والمغناطيسية

وفي عام ألف وستمئة أخترع العالم وطبيب الملكة إليزابيث الأولى ويليام جيلبرت مصطلح (الكهرباء)، كان أول من يدرك أن هناك عِلاقة بين المغناطيسية والكهرباء. وأول من وصف المجال المغناطيسي للأرض.

وفي أواخر القرن السابع عشر أُدخلت آلات لإنتاج الكهرباء الساكنة لأول مرة، وتطورت وتقدمت على مدى القرن.

وفي عام أف وسبعمئة وخمسة، اخترع فرانسيس هوكسبي ضوء النيون، فابتكر تأثيرات كهربائية عن طريق وضع الزئبق في كرة زجاجية وضخ الهواء وتدويره، فعل ذلك في الظلام ثم فركه بيده العارية فتوهج، وكان ذلك النيون.

استمرار تطور الكهرباء

ثم أتى بنجامين فرانكلين السياسي الأمريكي، في عام ألف وسبعمئة وإثنان وخمسون، وأثبت أن البرق هو شكل من أشكال الكهرباء، وذلك بواسطة تحليق طائرة ورقية بطرف معدني في عاصفة رعدية.

وفي عام ألف سبعمئة وثمانون، اكتشف الإيطالي لويجي جالفاني أنه عندما لمس ساق ضفدع مَيْت بسكين ارتعش بعنف.

ولاحقًا، فسر أليساندرو فولتا أن هذا يرجع إلى أن الكهرباء يتم إنشاءها عندما تتلامس الرطوبة (من الضفدع) مع نوعين مختلفين من المعدن (السكين الفولاذي وصفيحة القصدير).

الثورة العلمية في الكهرباء والمغناطيسية

وفي القرن الثامن عشر، ابتكر أليساندرو فولتا أول بطارية بسيطة، باستخدام أقراص الفضة النقية والزنك الموضوعة بين الشاش المبلل بمحلول ملحي.

وكذلك اكتشف السيد همفري ديفي التحليل الكهربائي، فعندما يمرر تيارًا كهربائيًا عبر بعض المواد تبدأ بالتحلل، وذلك ما يعرف بالتحليل الكهربائي.

ثم اُكْتُشِفت المجالات المغناطيسية الناجمة عن الكهرباء، فوجد هانز كريستيان أورستيد الدنماركي، أنه عندما تتدفق الكهرباء عبر سلك، فإنها تولد مجالًا مغناطيسيًا يؤثر في إبرة بوصلة قريبة، وذلك في العشرين من القرن الثامن عشر.

أما في الواحد والعشرون، فاكتشف مايكل فاراداي أنه عندما يتحرك مغناطيس داخل ملَفّ سلك نحاسي يتدفق تيار كهربائي صغير عبر السلك، ونتج من ذلك اختراع المحركات الكهربائية.

واكتشف توماس يوهان سيبيك الكهرباء الحرارية، فوجد أنه عندما يتم تسخين تقاطعات بعض المعادن تتدفق الكهرباء من خلالها.

ولاحقا، نشر أندريه أمبير نظرياته حول الكهرباء والمغناطيسية، موضحًا النظرية الكهروديناميكية، فكان أول من يشرح هذه النظرية، وسميت وحدة التيارات الكهربائية أمبير أو أمبير نسبة إليه.

ونشر مدرس جامعي ألماني يدعى جورج أوم، نظريته الرياضية الكاملة للكهرباء، وتدعى الآن وحدة المقاومة الكهربائية (أوم) باسمه.

ثم فسر جوزيف هنري أن السلك الملفوف في ملفات ينتج كهرومغناطيسية أكبر من السلك المستقيم، واكتشف في العام التالي مبادئ الدينامو، وهو مولد كهربائي.

وفي العام التالي عن طريق تمرير مغناطيس عبر ملف من الأسلاك فسر مايكل فاراداي الحث الكهرومغناطيسي.

وأنشأ تشارلز ويتستون وويليام فوثرجيل كوك أول آلة تلغراف.

الكهرباء من الاكتشاف إلى الاستخدام الحديث

وفي الرابع والثلاثون من القرن الثامن عشر، نجح تشارلز ويتستون في قياس سرعة الكهرباء، وذلك بواسطة استخدام مرآة دوارة وأربعة أميال من الأسلاك ، وفي عام ألف وثمانمئة وسبعون بنى توماس إديسون مولدًا كهربائييًا تيار مباشر، وبعدها قدم الكهرباء في كل نيويورك، وبعدها بدأت الاختراعات والاكتشافات في الظهور عامًا تلو العام. وفي القرن التاسع عشر استخدمت الكهرباء أخيرًا في الثلاجات والغسالات لأول مرة في المنازل، وأُدْخِل أول شبكة وطنية في قانون الإمداد الكهربائي.

في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين، بُنِيت محطات الطاقة الكهرومائية في اسكتلندا وويلز، على الرغم من أن معظم الكهرباء لا تزال تأتي من حرق الفحم، وأُدْخِلت الأجهزة الكهربائية المنزلية بحلول أربعينيات القرن العشرين.

وفي العام السادس والخمسون من القرن التاسع عشر في قاعة كالدر في كمبريا، اُفْتُتِح أول محطة للطاقة النووية واسعة النطاق في العالم.

وفي عام ألفين ميلاديا بدأت أول محطة تجارية لتوليد الطاقة في العالم. وتقع في جزيرة (Islay) الأسكتلندية، في توليد الكهرباء. التي تستخدم الأجهزة الموجودة على الشاطئ أو في الخارج الحركة من الأمواج لضغط الهواء لتشغيل التوربينات أو المضخات الهيدروليكية.التي تستطيع أن توفر الطاقة لحوالي 400 منزل.[2]

3- أنواع الكهرباء

كما سبق أن ذكرنا أن الكهرباء هي نوع من الطاقة، ولكن يوجد ثلاثة أنواع للكهرباء، وهم:

• الطاقة الكهرومغناطيسية:

تنتشر هذه الطاقة عبر موجات عبر فضاء يسمى المجال الكهرومغناطيسي. وذلك كطاقة الموجات المنبعثة من أفران الميكروويف أو الأشعة السينية.

• الكهرباء الساكنة:

وهي تراكم الشحنة الكهربائية الزائدة على المواد غير الموصلة. حتى تنشأ شحنة إلكتروستاتيكية، مثل بعد فصل سطحين ملامسين. كما في حالة الاحتكاك بين الشعر والبالون.

• الكهرباء الديناميكية:

ومن الاسم فهي تنطوي على الحركة، في حالة الكهرباء الديناميكية. تنتقل الإلكترونات عبر دائرة مغلقة بفضل استخدام المواد الموصلة، وذلك كالأسلاك المعدنية.[3]

4- أهم الاختراعات الكهربائية

بعد استكشاف عالم الكهرباء توالت الاختراعات في الظهور. حتى أصبحت حياة البشر كلها معتمدة على نحو أساسي على الكهرباء. فلا يخلو أي منزل من الكهرباء. بل من الصعب تواجد بشر في أي مكان من بدون كهرباء، ومن أهم الاختراعات التي عرفتها البشرية:

• المصباح الكهربائي
• الإنترنت
• التيار المتردد
• جهاز (MP3)
• الترانزيستور
• أنظمة تحديد المواقع
• كاميرات الديجيتال
• السيارات الكهربائية
• المولدات الكهربائية

5- أخطار الكهرباء

على الرغم من أهمية الكهرباء، واعتماد البشرية الكامل عليها. إلا أن للكهرباء أخطار وخيمة. ففي أسوأ الأحوال قد يؤدي حادث بسيط إلى الوفاة. إليك بعض الحالات التي قد تكون الكهرباء خطيرة حينها:

• صدمة كهربائية وحروق من ملامسة الأسلاك الحية.
• حرائق من الأسلاك المعيبة.
• دوائر التحميل الزائد.
• ترك الأجزاء الكهربائية مكشوفة.
• الصعق بالكهرباء أو الحروق الناجمة عن نقص معدات الوقاية الشخصية.
• الانفجارات والحرائق الناتجة عن المواد المتفجرة والقابلة للاشتعال.
• الاتصال مع خطوط الكهرباء العلوية.
• التعرض الكهربائي للماء.[4]

6- لماذا الكهرباء؟

تعددت أنواع وأشكال الطاقة المستخدمة في حياتنا اليومية، ولكن الطاقة الكهربائية تتميز بعدة فوائد. تجعلها مميزة عن غيرها، ومن هذه المميزات:

• إمكانية تحويل الكهرباء بسهولة إلى أشكال أخرى من الطاقة.
• أكثر كفاءة من حيث تحويل الطاقة واستخدامها.
• نظيفة ومنخفضة التلوث.
• سهلة النقل والتوزيع.
• تسمح الأنظمة الكهربائية بأنظمة التشغيل الآلي والتحكم.
• يساعد الاستخدام المتزايد لمصادر الطاقة المتجددة في توليد الكهرباء على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. ويسهم في التخفيف من تغير المناخ.
• تقود الكهرباء تطوير واعتماد التقنيات المبتكرة.[5]

وفي الختام، نتحقق من أن استكشاف عالم الكهرباء كان من أهم الاكتشافات التي عرفتها البشرية. وبدون الكهرباء لم يكن للكثير من الاختراعات فرصة في الظهور للعالم.

• repsolWhat is electricity?
• twinklWhat is The History of Electricity?
• interestingengineeringHere are 9 of the most important electrical inventions ever
• Electrical Safety UKWhat Are Electrical Hazards?
• iberdrolaWhat is electrical energy

مشاركة المقال