الكهرباء: تعريفها ، وسبلها ، وفوائدها ، وخصائصها ، وأخطارها

الكهرباء: تعريفها ، وسبلها ، وفوائدها ، وخصائصها ، وأخطارها - في هذه المناسبة عن المعرفة سوف يناقش حول الكهرباء. والذي في هذا النقاش يشرح معنى الكهرباء وأساليبها وفوائدها وخصائصها وأخطارها باختصار ووضوح. لمزيد من التفاصيل ، انظر المقال التالي.

الكهرباء: تعريفها ، وسبلها ، وفوائدها ، وخصائصها ، وأخطارها

في هذا العصر الحديث والمتطور ، يعتمد الناس بشكل كبير على الكهرباء. فقط انتبه إلى المعدات الموجودة في منزلك ، ما هي الأدوات التي تستخدم التيار الكهربائي؟ من أمثلة الأجهزة الإلكترونية التلفزيونات ومضخات المياه والمكاوي والثلاجات. كل هذه الأجهزة الإلكترونية تتطلب مصدر تيار كهربائي لاستخدامه.

ثم من أين يأتي التيار الكهربائي؟ وكيف تصل الكهرباء إلى منزلك؟

تعريف الكهرباء

الكهرباء عبارة عن سلسلة من الظواهر الفيزيائية المتعلقة بتدفق الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة. تتكون دراسة الكهرباء من جزئين هما الكهرباء الساكنة والكهرباء الديناميكية.

كهرباء ساكنة

الكهرباء الساكنة هي علم الشحنات الكهربائية الثابتة ، والقوة بين الشحنات ، والمجال حول الشحنات ، والإمكانات الناتجة عن الشحنات.

كهرباء ديناميكية

وفي الوقت نفسه ، فإن الكهرباء الديناميكية هي علم تحريك الشحنات الكهربائية ، وهي القوة التي تسببها المجالات الكهربائية والجهد الكهربائي.

قبل دراسة الكهرباء ، يجب أن تعرف مكونات الأشياء من حولك. كل المادة التي تتكون من جزيئات صغيرة جدًا تسمى ذرة. تتكون الذرات نفسها من نوى ذرية وإلكترونات.

تسمى النواة الذرية بالنواة التي تقع في منتصف الذرة. تتكون النواة الذرية من البروتونات والنيوترونات ، حيث تكون البروتونات موجبة الشحنة ، بينما النيوترونات غير مشحونة. بينما النواة الذرية محاطة بإلكترونات سالبة الشحنة.

في الأساس ، في الذرة ليست مشحونة أو محايدة. أي أن عدد البروتونات في الذرة يساوي عدد الإلكترونات. إذا اكتسبت الذرة إلكترونات أو فقدت إلكترونات ، فإن الذرة تسمى أيون.

كيفية إنشاء شحنة كهربائية ثابتة

بناءً على الشحن ، هناك ثلاث (ثلاث) طرق لتوليد الكهرباء الساكنة ، وهي:

عن طريق فرك

يجب أن تكون قد رأيت مسطرة بلاستيكية لا تحمل حمولة ثم تم فركها بقطعة قماش صوفية ، ثم يمكن للمسطرة أن تصنع أو تسحب قطعًا صغيرة من الورق. لماذا حصل هذا؟ عندما يتم فرك المسطرة بالصوف ، يتم نقل الإلكترونات من الصوف إلى المسطرة البلاستيكية بحيث يكون للبلاستيك القليل من الإلكترونات الإضافية. أي أن المسطرة البلاستيكية تصبح إلكترونات زائدة وتصبح سالبة الشحنة.

من هذا التفسير يمكننا أن نرى أن هناك نوعين من الشحنات الكهربائية ، وهما الشحنة الكهربائية الموجبة والشحنة الكهربائية السالبة. يمكن القول أن جسمًا ما له شحنة كهربائية موجبة ، إذا كان الجسم يفتقر إلى إلكترون واحد أو أكثر. يمكن القول أن الجسم مشحون سالبًا ، إذا كان الجسم به إلكترون واحد أو أكثر. يحدد عدد الإلكترونات مقدار الشحنة الكهربائية.

بالتوصيل (اللمس)

يلامس معدن موجب الشحنة معدنًا مشحونًا (محايدًا). تنجذب الإلكترونات الموجودة في المعادن غير المشحونة إلى المعادن الموجبة الشحنة. لذلك يمكن لبعض الإلكترونات أن تنتقل إلى المعدن الموجب. عن طريق تقليل الشحنة السالبة على المعدن المحايد ، يصبح المعدن مشحونًا بشكل إيجابي.

عن طريق الاستقراء

عن طريق الحث ، أي ، يتم تقريب المعدن الموجب الشحنة من المعدن المحايد دون لمسه. تتحرك الإلكترونات الموجودة في المعدن المحايد ، ولكنها لا تترك المعدن. تتحرك الإلكترونات في المعادن المحايدة فقط إلى الطرف B. يظل المعدن محايدًا ، ولكنه يصبح فاصل شحنة بين الشحنات الموجبة والسالبة. هذه الطريقة تسمى طريقة الحث.

خصائص الشحنة الكهربائية الساكنة

كل جسم مشحون كهربائيًا عند تقريبه من بعضه البعض سيكون له خصائص معينة.

• عندما يتم تقريب الأجسام المشحونة بالمثل ، فإنها تتنافر.
• عندما يتم تقريب الأشياء ذات الشحنات المتباينة ، فإنها تجذب بعضها البعض.

كان هناك شخص فرنسي الجنسية ، وهو فيزيائي هو تشارلز كولوم (1736-1806 م). أجرى تجارب باستخدام نوع من التوازن لتحديد القوة على جسمين مشحونين. من خلال هذه التجارب في عام 1785 خلص إلى أن هناك علاقة بين الشحنة الكهربائية والقوة الكهربائية والمسافة بين الاثنين. تنقسم القوة الكهربائية التي تنقلها إلى نوعين ، وهما:

• قوة التجاذب بين الشحنتين.
• قوة التنافر بين الشحنتين.

تسمى القوة التي تجعل الأجسام المشحونة كهربائيًا تقترب من بعضها البعض بالجاذبية وتسمى القوة التي تجعل الأجسام المشحونة كهربائيًا تبتعد عن بعضها البعض القوة الطاردة. إذا كانت القوة تؤثر على جسم ما ، فستتسبب في تحريك الجسم.

قانون تشارلز كولوم

"إن قوة التنافر أو التجاذب بين جسمين مشحونين كهربائيًا متناسبة طرديًا حاصل ضرب الشحنتين ويتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الشحنتين ال".

فوائد الكهرباء الساكنة

يوجد مفهوم للكهرباء الساكنة يمكن استخدامه في الأجهزة الكهربائية ، ويتضمن ما يلي:

صنع المكثفات في الدوائر الإلكترونية

يحتوي المكثف ، الذي يُسمى غالبًا بالمكثف ، على لوحين معدنيين مفصولين بمادة عازلة. تشمل المواد العازلة المستخدمة بشكل شائع الزجاج والسيراميك.

إذا أعطيت نهايات الصفيحتين جهدًا كهربائيًا ، فإن ما يحدث هو أن الشحنة الموجبة سوف تتجمع في إحدى الأرجل على المعدن. في نفس الوقت تتجمع شحنة سالبة على الطرف الآخر من المعدن.

مولدات فان دي جراف

يمكن لمولدات Van de Graff أن تنتج فروقًا محتملة كبيرة جدًا تصل إلى ملايين الفولتات. يتكون هذا المولد من كرة معدنية وشريط مطاطي وعجلة دوارة وأقطاب كهربائية. فيما يلي طريقة عمل مولد Van de Graff.

يتم توفير مصدر جهد 50 كيلو فولت إلى القطب A بحيث تتدفق الشحنة السالبة على الشريط إلى الأرض ، بينما يتم نقل الشحنة الموجبة بواسطة pota إلى القطب B ثم إلى سطح الكرة الموصلة. إذا حدث تطبيق هذا الجهد باستمرار ، فسيستمر فصل الشحنات ويتراكم المزيد والمزيد من الشحنات الموجبة على سطح الكرة.

عن طريق لمس الكرة ، ستنشط أجسامنا بنفس الشحنة ، أي الشحنة الموجبة. نتيجة لذلك ، يتم تحفيز الشعر بشحنة موجبة وستكون هناك قوة تنافر متبادلة مع الشحنة الموجبة للكرة الموصلة بحيث يقف الشعر.

دخان كلامب

في عام 1907 ، كتب ف. ج. اخترع كوتريل جهازًا بسيطًا لإزالة الدخان من المداخن. مثل مصانع الأسمنت ومصانع الصلب ومحطات الطاقة. تنتج جميع المصانع تقريبًا دخانًا وغبارًا متسخًا للغاية. لذلك لتقليل الدخان والغبار ، تم صنع تكتلات الدخان.

يتكون عمود الدخان من الأسلاك والألواح المعدنية. يتعرض السلك لجهد عالي يصل إلى 60 كيلو فولت مما ينتج عنه الكثير من الإلكترونات ويصبح السلك مشحونًا سالبًا. تصبح الصفيحة المعدنية الموجودة على جدار المدخنة موجبة الشحنة لأنها ناتجة عن سلك سالب الشحنة.

يأتي الدخان والغبار من قاع المدخنة ويصعدان عبرها بحيث تصبح سالبة الشحنة. عندما يمر الغبار عبر اللوح المعدني ، سوف ينجذب الغبار من خلال اللوح المعدني ويسقط إلى قاع المدخنة بحيث يكون الدخان الناتج نظيفًا.

خطر الكهرباء الساكنة

برق

البرق حدث طبيعي. البرق هو قفزة شحنة كهربائية بين السحب والأرض. سوف يسبق القفزة في الشحنة الكهربائية بخار الماء الذي يتجمع في السحب. يمكن أن يصل الارتفاع بين السطحين العلوي والسفلي للسحب إلى مسافة حوالي 8 كيلومترات.

مع اختلاف درجة الحرارة بين القاع وأعلى درجة حرارة يمكن أن تصل إلى 100 درجة مئوية. نتيجة لذلك ، ستكون هناك بلورات جليدية في السحابة. نظرًا لوجود رياح في جميع الاتجاهات في السحابة ، فإن بلورات الجليد سوف تنمو وتحتك ببعضها البعض بحيث يتم فصل الشحنة الموجبة عن الشحنة السالبة.

حدث فصل الشحنة هذا هو السبب الرئيسي لصواعق البرق. يمكن أن يحدث التفريغ الكهربائي داخل السحب. بين السحابة والسحابة وبين السحابة والأرض ، يعتمد على قدرة الهواء على تحمل الاختلاف المحتمل الذي يحدث.

شرارات

يحدث احتكاك بين الإطارات والطريق في المركبات الآلية. يمكن أن يتسبب هذا الاحتكاك في حدوث شرارات ، لأن الإلكترونات تنطلق من الإطارات ، مما يجعل جسم السيارة مشحونًا بشكل إيجابي.

لذلك ، فإن المركبات المستخدمة لتحميل الوقود أو المواد الكيميائية شديدة الاشتعال. وذلك بتركيب المعدن لتوصيل الإلكترونات من الأرض بحيث يكون جسم السيارة محايدًا حتى لا تحدث شرارات.

هكذا شرح حول الكهرباء: تعريفها ، وسبلها ، وفوائدها ، وخصائصها ، وأخطارها. نأمل أن يكون مفيدًا ويضيف إلى رؤيتك. شكرًا لك.