الكهرباء الساكنة هي ظاهرة كهربائية مألوفة تنتقل فيها الجسيمات المشحونة من جسم إلى آخر، على سبيل المثال، إذا تم فرك جسمين معًا، خاصةً إذا كانت الكائنات عازلة وكان الهواء المحيط جافًا، فإن الأجسام تكتسب شحنة متساوية ومعاكسة، وفي هذا المقال سوف نستكشف ظواهر مرتبطة بالكهرباء السكونية.
ظواهر مرتبطة بالكهرباء السكونية
تعد الكهرباء الساكنة أو الكهرباء السكونية (بالإنجليزية: Static Electricity) النوع المسؤول عن العديد من الظواهر التي يعيشها الإنسان في حياته اليومية، لذلك نجد الكثير من استخدامات الكهرباء الساكنة والتي لا يمكن فهمها إلّا من خلال فهم فيزياء الكهرباء السكونية ومبدأ عملها، ومن أمثلة تواجد الكهرباء الساكنة، ما يلي :
- أخذ الملابس المتماسكة ببعضها من مجفف الملابس.
- تمشيط الشعر في فصل الشتاء.
- أن يتلقّى الشخص صدمة كهربائية خفيفة من مقبض الباب بعد مشيه على السجّاد، أو من مقبض السيارة عند مغادرتها ومحاولة إغلاقها.
- تحدث ظاهرة الكهرباء السكونية، عند خلع السترات الصوفية.
- تعد ظاهرة البرق خلال العواصف الرعدية من الظواهر التي تسببها الكهرباء السكونيّة.
طرق توليد الكهرباء السكونية
تحدث ظاهرة الكهرباء السكونية عند تراكم عدد كبير من الشحنات الكهربائية على سطح ما عند فرك جسمين ببعضهما البعض وتلامسهما معاً، مما يؤدي إلى تغيير شحنتيهما بعد أن كانا متعادلي الشحنة، وتظهر أيضآ طرق توليد الكهرباء كالأتي:
طريقة الدلك
ويمكن الحصول على الشحنات الكهربائية من خلال هذه الطريق، من خلال الشحنات الكهربائية السالبة من دلك ساق الابونايت بالفرو حيث تنفصل الالكترونات من الفرو لتذهب إلى ساق الابونايت ليصبح سالب الشحنة، والشحنات الكهربائية الموجبة من دلك ساق الزجاج بالحرير حيث تنفصل الالكترونات من الزجاج لتذهب إلى الحرير فيصبح الزجاج موجب الشحنة.
طريقة اللمس
وذلك بملامسة جسم مشحون بآخر غير مشحون فتنتقل اليه الشحنات الكهربائية من الجسم المشحون وتكون نوع شحنة الجسم الذي شحن اخيرا نفس نوع شحنة الجسم الذي شحنه.
طريقة الحث
ويكون ذلك عن طريق تجهيز، كرة موصلة ومعزولة، سلك، جسم مشحون مسبقا، ويتم الأتى:
1. تقريب الجسم المشحون من الكرة دون أن يلامسها فتقترب الشحنات السالبة للكرة من الجسم المشحون(تجاذب) وتبتعد الشحنات الموجبة للكرة على الجهة الثانية بعيدة عن الجسم المشحون(تنافر).
2. ونصل الكرة بواسطة سلك إلى الأرض (مع بقاء الجسم المؤثر) فتنتقل الشحنات السالبة من الأرض إلى الكرة الموصلة وتبقى الشحنة السالبة على الكرة نتيجة التجاذب بينها وبين الشحنة الموجبة المشحون مسبقا.
3. نرفع السلك عن الكرة وبعدها نبعد عنها الجسم المشحون المؤثر أيضا.
4. الكرة الآن أصبحت مشحونة بشحنة سالبة، ومن الملاحظ من طريقة توليد الكهربائية المستقرة بالحث ان الجسم الذي نريد ان نشحنه تكون شحنته مخالفة لشحنة الجسم المؤثر المشحون مسبقا.
استخدامات مختلفة للكهرباء السكونية
استطاع الإنسان تسخير الكهرباء السكونية في العديد من التطبيقات المهمة في حياته العملية وفي المجالات المختلفة، مثل:
- استخدام الكهرباء السكونية في الطابعات، وآلات نسخ الورق الحديثة، حيث يجذب الورق الشحنات الكهربائية من أسطوانة الحبر باتجاهه.
- تُستخدم في عمليات تنظيف المداخن وإزالة الأغبرة للتخفيف من تلوث الهواء.
- تستخدم في طلاء السيارات، بحيث تجذب هياكل السيارات رذاذ الطلاء باتجاهها تجنّباً لوصوله إلى أسطح أخرى حوله.
- يستخدم في رشّ المزروعات بالمبيدات الحشرية، حيث توزّع قطرات المبيد الحشري بالتساوي على الأوراق.
الاختلافات بين الكهرباء السكونية والمتحركة
تختلف الكهرباء الساكنة عن الكهرباء المتحرّكة بعدة اختلافات رئيسية، وهي كالآتي:
التوليد
تتولّد الكهرباء السكونية من انتقال الإلكترونات السالبة من جسم معين إلى جسم آخر عند ملامسته له، كما تمّ ذكره في مثال البالون، وتختلف الأجسام من حيث قابليتها لكسب أو فقد الإلكترونات، أمّا الكهرباء المتحرّكة فتنتج عن تدفّق سيل من الإلكترونات عبر جسم موصل للكهرباء.
الجهد الكهربائي
عادة ما تكون الكهرباء الساكنة ذات جهد كهربائي مرتفع؛ لأنّ الإلكترونات تنتقل فيها دفعة واحدة، أمّ الكهرباء المتحرّكة فهي ذات جهد منخفض نسبياً مقارنة بالكهرباء السكونية؛ لأنّها عبارة عن تدفّق مستمر من الإلكترونات، ولا تنتقل دفعة واحدة.
المدة الزمنيّة
تستمر فعالية الكهرباء السكونية لفترة قصيرة جداً، وتختفي عندما تتوقف الإلكترونات عن الانتقال من جسم إلى آخر، أمّا الكهرباء المتحرّكة فهي موجودة ومستمرّة، فقط تحتاج إلى توصيل أي جهاز بالقابس للاستفادة منها مباشرة.
خطر الكهرباء السكونية
لا يعني السكون في الكهرباء عدم خطورتها، ففي النهاية هي كهرباء ، حيث يمكن أن تسبب المخاطر، فيمكن أن تتراكم الكهرباء الساكنة في السحب، مما يؤدي إلى حدوث شرارة ضخمة بين الأرض، والسحاب، والذي يعرف بالبرق، وقد يكون مؤذي في الكثير من الأحيان ، وفيما يلي بعض الأمثلة على الأخطار المرتبطة بالكهرباء الساكنة:
- عند وجود غازات قابلة للاشتعال، أو تركيز عالٍ من الأكسجين، فممكن لشرارة أن تشعل الغازات، وتتسبب في الانفجار.
- عندما تلمس شيئًا به شحنة كهربائية كبيرة، سوف تتدفق الشحنة عبر جسمك مسببة صدمة كهربائية لك، وهذا من شأنه أن يسبب حروق، أو يؤدي إلى توقف عضلة القلب، مما قد يؤدي إلى وفاة الشخص نتيجة لصدمة كهربائية.
- تشكل طائرات التزود بالوقود والناقلات خطرًا خاصًا، فإذا سمح للوقود الذي يمر عبر الخرطوم إلى السيارة بتكوين شحنة ثابتة، فقد تؤدي شرارة ناتجة إلى اشتعال الوقود.
