- ما هي الكهرباء؟ ومما تتكون؟
- ما هو المفهوم العلمي للكهرباء؟
- ما هي أهمية الكهرباء في حياتنا اليومية؟
- لماذا سميت الكهرباء بهذا الاسم؟
- ما هي الشحنة الكهربائية؟ وما هو الإلكترون؟
- ما هي الأجسام المشحونة وما هي الأجسام المعتدلة؟ وما الفرق بينهما؟
- ما هي أنواع المواد؟ وما هي علاقتها بالكهرباء؟
- كيف يتم توليد الكهرباء الساكنة؟
- من هم أبرز العلماء الذين كان لهم دوراً بارزاً في اكتشاف الكهرباء؟
- ما هي الصدمة الكهربائية؟ وكيف تحدث؟
- نصائح عامة للوقاية من مخاطر الكهرباء
- ما هي سُبل الوقاية من وقوع حوادث الصعق الكهربي؟
- كيف يمكنك مساعدة أو انقاذ مصاباً بالتيار الكهربائي؟
ما هي الكهرباء؟ ومما تتكون؟
- أصبحت الكهرباء من أساس حياتنا اليومية فتستخدم في المنازل والمصانع وفي الزراعة وفي المستشفيات والمجال التجاري وجميع نواحي الحياة لذلك فهي أصبحت شريان الحياة، فبدونها تتوقف حركة المصانع ووسائل الاتصالات وشبكة الإنترنت وباقي جوانب ديناميكية الحياة المعاصرة التي نعيشها، فالكهرباء مصدر هام للطاقة التي في العمل والبنوك وكذلك تُسهم في إنتاج أنواع أخرى من الطاقة بمصانع مخصصة ذلك، وأصبح هناك العديد من وسائل إنتاج الكهرباء مثل السدود وتوليد الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية وغيرها من الوسائل المبتكرة والحديثة.
- تتكون المادة من الذرات وتتكون الذرة من مركز يسمى النواة التي تحتوي بدورها على البروتونات ذات الشحنة الموجبة والنيترونات ذات الشحنة المتعادلة ويدور حولها إلكترونات ذات الشحنة السالبة وعندما تكون الذرة مستقرة يكون عدد البروتونات يساوي لعدد الإلكترونات، لكن عندما تتعرض لأي عوامل خارجية تسبب في فقد أو اكتساب إلكترونات ينشأ عن فقد الإلكترونات وحركتها الحرة تياراً يسمى التيار الكهربائي.
ما هو المفهوم العلمي للكهرباء؟
هي حركة الإلكترونات بين الذرات كما وجد ارتباط بين المغناطيس والكهرباء ويجتمعان في الكهرومغناطيسية وهناك الكهرباء الساكنة التي تتولد من احتكاك الأجسام المختلفة ببعضها وهناك ظاهرة البرق وهو من مظاهر الكهرباء في الطبيعة، فقد قام الكثير من العلماء بدراسة الظواهر الكهربائية ومحاولة توظيفها لخدمة البشرية فمنذ القدم عندما اكتشف اليونانيون القدماء قوة الجذب التي تحدث من احتكاك الفرو بالكهرمان (مكون من خشب الصنوبر) ومع بدايات القرن السابع عشر بدأت الاكتشافات المتعلقة بالكهرباء من علماء مختلفون أسهموا بابتكاراتهم في اكتشاف الكهرباء واستخدامها في الحياة اليومية.
ما هي أهمية الكهرباء في حياتنا اليومية؟
تتولد الكهرباء نتيجة تحول أنواع أخرى من الطاقة سواء حرارية أو كيميائية أو حركية لتنتج التيار الكهربائي، الذي يصبح استخدامه ضروري في كثير من نواحي الحياة مثل:
- الصناعة: حيث اعتمدت الصناعة على وجود الكهرباء لأن لها الدور الكبير في انتشار الصناعات وساعدت على توفير الوقت والمجهود في جميع العمليات الصناعية.
- مجال الزراعة: حيث ساعد وجود الكهرباء في تطوير أدوات بدأت تستخدم في الزراعة مثل مضخات المياه وأدوات الطحن للحبوب، وغيرها.
- في مجال الاتصالات: حيث التطور الكبير في وسائل الاتصال المختلفة فظهرت الهواتف الذكية وأجهزة الحاسوب والتابلت التي لولا الكهرباء ما كانت توفرت لنا لذلك فإن الكهرباء في حياتنا اليومية وتستخدم في كل لحظة منها.
- في مجال الطب: بسبب الكهرباء تطور الطب والأجهزة المساعدة في كثير من مجالات الطب مثل أجهزة الرعاية الحرجة وأجهزة الكشف في تخصصات الرمد والحضانات لرعاية الأطفال المبسترين وأجهزة الفحوصات وأجهزة المعامل وغيرها.
لماذا سميت الكهرباء بهذا الاسم؟
قديماً لوحظ عند دلك قطعة كهرمان (بلورة متحجرة من خشب الصنوبر) بقطعة من الفرو فلوحظ أنها تجذب قصاصات صغيرة من الورق فسميت بأنها مكهربة نسبة إلى الكهرمان واستخدمت كلمة “إلكترون” وهي مسمى الكهرمان باللاتينية.
ما هي الشحنة الكهربائية؟ وما هو الإلكترون؟
- الشحنة خاصية للجسم تمكنه من دفع أو جذب أجسام مشحونة أخرى ويكمن أن نعرفها بأنها الخاصية التي يملكها الجسم ليستطيع التأثير على غيره من الأجسام التي تحمل نفس الخاصية.
- ومن أصغر الشحنات المعروفة هي الإلكترون ويحمل شحنة سالبة والبروتون يحمل شحنة موجبة، و”الكولوم” هو وحدة الشحنة الكهربائية في النظام الدولي للوحدات وذلك نسبة إلى العلم الفرنسي “تشارلز كولوم” الذي استطاع أن يكتشف القوة الكهربائية بين جسمين مشحونين.
وما هو الإلكترون؟
- هو جسيم يدور حول نواة الذرة كما تدور الأرض حول الشمس وحول محورها، وتدور الإلكترونات في مدارات حول النواة مثل دوران الكواكب، فنجد أن عشرات الإلكترونات تدور في مساحة متناهية الصغر داخل الذرة وتعتبر درع واقي من الشحنات الكهربائية لحماية الذرة وهي تدور في مدارات منفصلة دون أن تتصادم فسبحان الخالق الذي أبدع ذلك الخلق دون أي خلل.
- والذرة تحتوي على العدد نفسه من الإلكترونات والبروتونات، يحمل الإلكترون شحنة سالبة (-) ويحمل البروتون شحنة موجبة (+) وهاتان الشحنات متساويتان فتصبح النواة متعادلة الشحنة.
- كذلك الإلكترونات لا تتنافر مع بعضها فتنطلق وتترك الذرة وكذلك الإلكترونات السالبة لا تنجذب إلى البروتونات الموجبة فيلتصقا وتنفجر الذرة وكل ذلك لا يحدث مما يدل على أن ذلك تحت سيطرة كاملة من الله سبحانه وتعلى وإن لم يكن ذلك لكان أنتهى الكون قبل أن يبدأ.
- تميل كل ذرة إلى ملئ غلافها الخارجي بأقصى عدد من الإلكترونات وهو 8 إلكترونات، وللوصول إلى هذا العدد إما أن تستقبل الذرات إلكترونات من ذرات أخرى لتستكمل ذلك العدد وإما أن يكون لديها عدد أكبر في غلافها الخارجي فتعطيها لذرة أخرى وهذا الميل إلى التبادل الإلكتروني هو القوة الأساسية التي تحدث في الترابطات الكيميائية بين الذرات.
ما هي الأجسام المشحونة وما هي الأجسام المعتدلة؟ وما الفرق بينهما؟
تتكون المادة من ذرات تحتوي على إلكترونات سالبة الشحنة ونواه موجبة الشحنة تساوي وتعاكس شحنة الإلكترونات ولهذا فتكون الذرة معتدلة، لكن عندما تفقد المادة بعض الإلكترونات وتكتسب بعضها فتسمى عند ذلك أنها صارت مشحونة سواء شحنة موجبة عندما تفقد إلكترونات، وتكون مشحونة شحنة سالبة عندما تكتسب إلكترونات.
ما هي أنواع المواد؟ وما هي علاقتها بالكهرباء؟
بعض المواد عازلة للكهرباء وبعضها ناقلة وبعضها شبه ناقلة:
المواد الناقلة للكهرباء
هي مواد متواجدة في الطبيعة مثل المعادن تكون إلكتروناتها غير مقيدة يطلق عليها الإلكترونات الحرة وحركتها عشوائية في كل الاتجاهات ومحصلة الحركة تكون صفر، وذلك يفسر عدم تكهربنا عندما نلامس جيم معدني غير متصل بمولد كهربي وذلك لعدم وجود أي تيارات كهربية في الحالة الطبيعية.
المواد العازلة للكهرباء
بعض المواد عازلة مثل الزجاج والخشب تكون الإلكترونات مقيدة ومرتبطة بالذرة بشكل قوي بحيث لا تستطيع الانتقال لذلك فه يلا تحتوي على إلكترونات حرة كما أنها لا تسمح لها بالحركة.
المواد الشبه ناقلة للكهرباء
هناك مواد متوسطة النقل للكهرباء مثل السيليكون والجرمانيوم فهي لا تحتوي على شحنات حرة كثيرة لكنها يمكن ان تتبرع بالإلكترونات فتزيد قدرتها على نقل الكهرباء بشكل جيد لذلك تسمى شبه ناقلة للكهرباء.
كيف يتم توليد الكهرباء الساكنة؟
أولاً: الشحن عن طريق الدّلك
- الدلك يعتبر من وسائل شحن الأجسام عندما نحك جسم بالآخر فتنتقل بعض الإلكترونات من جسم لآخر وذلك بسبب وجود بعض الإلكترونات المرتبطة بذراتها بشكل ضعيف وأي احتكاك بمادة أخرى يؤدي إلى تحرير وانطلاق هذه الإلكترونات وتنتقل بسهولة إلى أجسام أخرى ومن تلك المواد الزجاج والمطاط والفرو والحرير وغيرها.
- وسنلاحظ زيادة الشحنات على الأجسام في الأيام الجافة أما في الأيام التي تزيد فيها الرطوبة يكون الهواء مشبع ببخار الماء فيكون طبقة رقيقة غير مرئية من الماء على الأجسام فتقوم بتسريب الشحنة الكهربية منها ولا تتجمع على سطح الجسم بشكل كبير.
ثانياً: الشحن عن طريق التأثير
عندما نقرب جسماً مشحون بشحنة سالبة من كرتين معدنيتين متلامستين فتقترب الشحنات الموجبة في الكرتين للجسم السالب بسبب قوة الجذب أما الشحنات السالبة فتبتعد عن الجسم السالب ثم تبعد الكرتين عن بعضهنا فتبقى واحدة مشحونة بشحنة موجبة والأخرى بالشحنة السالبة.
ثالثاً: طريقة الشحن بالتلامس
عندما يتلامس جسم مشحون مع كرة فتأخذ منه بعض الشحنات وتنقلها إلى ورقتين متصلتان بالكرة فتجد تنافر الورقتان عن بعضهما وذلك يبين انتقال الشحنة من الجسم إلى الكرة إلى الورقتان بالتلامس.
من هم أبرز العلماء الذين كان لهم دوراً بارزاً في اكتشاف الكهرباء؟
- العالم “نيكولا تسلا” هو مكتشف التيار المتردد بدأ في شراكته مع “ويستنجهاوس” الإعداد لإضافة طوربيدات في شلالات نياجرا لتكون بذلك أول محطة توليد كهرباء عصرية تستخدم طاقة متجددة حتى تصبح الطاقة متوفرة لشرائح كثيرة من الناس على مساحات واسعة، ومن الاختراعات الأخرى التي ساهم فيها “تسلا” المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المتردد، كيفية توزيع الضوء، الأشعة السينية، المحرك الكهربي، أجهزة التحكم عن بعد، الليزر، وغيرها.
- العالم الأسكتلندي “أندري أمبيرو” الذي اكتشف العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية.
- العالم الألماني “جورج أوم” الذي قام باكتشاف العلاقة بين المقاومة والتيار والجهد في الدائرة الكهربائية وقام بصياغة “قانون أوم”.
- لذلك فكثير من العلماء ساهموا على مر السنين في لاكتشاف الكهرباء وكيفية استخدامها في أجهزة كهربائية كثيرة تسهل علينا الحياة اليومية لذلك فمن هو مكتشف الكهرباء لا تقتصر على شخص واحد منفرداً حيث أن مفهوم الكهرباء متواجد منذ القدم، أصبح استخدام الكهرباء في شتى مجالات الحياة هي نتيجة لجهود الكثير من العقول العبقرية التي خدمت العلم وأضاءت البشرية.
ما هي الصدمة الكهربائية؟ وكيف تحدث؟
- الصدمة الكهربائية يمكن أن تحدث للعامل أو الشخص المُعرض للتيار الكهربائي بدون وقاية عندما يكون جزء من الدائرة الكهربائية بحيث يدخل التيار الكهربي من نقطة بجسمه ويخرج من نقطة أخرى ماراً بجسمه كأنه موصل كهربائي أما إذا احتاط ووقف على قاعدة عازلة عن الأرض فإن الدائرة لا تكتمل ولا تحدث الصدمة.
- وتتفاوت تأثيرات الصدمة فيمكن أن تكون رعشة خفيفة، أو قد يصاب بفقدان للوعي أو يحدث توقف للتنفس والقلب ويمكن أن تحدث الوفاة إذا لم يتم التدخل وإنقاذه بشكل سريع وفعال.
نصائح عامة للوقاية من مخاطر الكهرباء
- يجب فحص الخطوط المحملة بالتيار الكهربي والتي تم قطع التيار عنها والمراد وصلها بخطوط جديدة سواء فوقها أو تحتها ويجب تفريغ الشحنات الكهربية بواسطة الوصلات الأرضية أو أي وسائل أخرى في منطقة العمل وذلك للأمان للعاملين ومنعاً لأي مخاطر يمكن أن يتعرضوا لها بعد إعادة التيار الكهربي لها.
- عدم العمل العمال أو صعودهم على الأبراج في حالة سقوط الأمطار الشديدة أو العواصف والرياح الشديدة.
- الكشف الدوري على العمال للتأكد من سلامتهم وخلوهم من الأمراض التي تعيق عملهم خاصة العمال الذين يعملون على الأبراج وتسلقها وفحصهم للتأكد من استطاعتهم الاستمرار في العمل على الارتفاعات العالية.
- يفضل استخدام الأجهزة والمعدات المجهزة بسلك ثالث للوصلة الأرضية.
- على العامل الكهربائي أن يكون حذر دائماً أن الخطوط التي انقطع عنها التيار يمكن أن يوصل فجأة دون إعلام مسبق.
- في حالة العمل في خطوط كهربائية دون قطع التيار يجب استعمال أجهزة واقية مثل القفازات والملابس العزلة بالإضافة للأدوات المساعدة مثل العصى المعزولة وخلافه.
- في حالة مد شبكات جديدة لخطوط الترددات العالية أو المنخفضة وتكون متقاطعة مع خطوط محملة بالتيار الكهربي يجب عدم بدء العمل إلا يعد الحصول على تصاريح تفيد بقطع التيار الكهربي عن هذه الخطوط قبل العمل بها وذلك لسلامة العاملين وتفاديهم التعرض للصعق الكهربي.
ما هي سُبل الوقاية من وقوع حوادث الصعق الكهربي؟
- مراعاة عزل نهايات الكابلات والوصلات عند تركيب أو إصلاح أو تجديد الكابلات أو المعدات الكهربائية.
- يفضل استعمال محولات كهربائية صغيرة ذات ترددات ضعيفة.
- يجب عمل وصلات أرضية للأدوات والمعدات الكهربائية بواسطة سلك أرضي له مقاومة ضعيفة أو يمكن تجهيزها بفيوزات يمكن أن تفصل لقطع الدائرة الكهربية عند زيادة التيار عن الحد الطبيعي المسموح به.
- يجب عمل الصيانة الدورية للأجهزة والآلات والمعدات الكهربائية بصيفة مستمرة وصيانتها ومن تعرضها إلى التلف.
- إعطاء العمال والمهندسين الذين يعملون في مجال الكهرباء دورات عن الأمن الصناعي والوقاية من التعرض للصعق الكهربائي خاصة الذين يعملون في خطوط الترددات العالية.
- يجب مراعاة أن تكون الأدوات والعدد المستخدمة في صيانة وتركيب وصلات الترددات العالية مجهزة بشكل جيد بخلاف عازل لمنع وصول أي تيار كهربي للعمال.
كيف يمكنك مساعدة أو انقاذ مصاباً بالتيار الكهربائي؟
- محاولة إجراء تنفس صناعي لحين وصول الإسعاف، أولاً التأكد من عدم غلق لسان المصاب لحلقه، ثم يبدأ المنقذ بالضغط على صدر المصاب بعد نزع الملابس الضيقة التي تعيق التنفس بكلتا اليدين لطرد هواء الزفير ثم يزيل الضغط ليسمح بهواء الشهيق بالدخول ويتم تكرار هذه العملية بمعدل (12 – 15) ضغطة بالدقيقة.
- الطريقة الأخرى: طريقة النفخ أو قبلة الحياة حيث يقوم المنقذ بنفخ الهواء بفمه في فم المصاب بحيث تكون رأس المصاب مائلة للخلف حتى لا يسد لسانه حلقه وفي نفس الوقت يضغط على الصدر براحة اليدين بمعدل (60 – 80) مرة في الدقيقة حتى تبدأ عضلة القلب في ضخ الدم في الدورة الدموية.
- يجب إنقاذ المصاب بالصدمة الكهربائية بأسرع وقت لأنه كلما تعرض لوقت طويل كلما كانت آثار الصدمة شديدة وقوية وعندما يحدث لمس لناقل تيار كهربي يجعل العضلات تتقلص ويحدث انكماش في الأصابع على ناقل التيار الكهربي بشكل غير إرادي لذلك فيجب البدء بفصل التيار الكهربي أولاً وعلى المنقذ أن يرتدي أدوات واقية لأنه إذا لمس المصاب يمكن أن يتعرض لخطر التعرض الصدمة الكهربائية.
- إذا كان المصاب على ارتفاع عالي فإن فصل التيار الكهربي فجأة قد يؤدي إلى سقوطه على الأرض لذلك يجب اتخاذ الاحتياطات بحماية المصاب حتى لا يسقط ويكون عرضة لإصابات أخطر.
بواسطة: Israa Mohamed
اضف تعليق