خصائص الكهرباء الساكنة – 4 صفات من المهم أن تعرفها

يعد فهم خصائص الكهرباء الساكنة أمرًا بالغ الأهمية، سواء في الحياة اليومية، أو في مختلف القطاعات الصناعية حيث يتم استغلالها وإتقانها لتطبيقات مثل الطلاء الكهروستاتيكي والطباعة. على مفترق طرق العلم والابتكار، تكشف خصائص الكهرباء الساكنة عن عالم رائع من الظواهر الكهربائية، ولكل منها خصائص مميزة. هذه الظاهرة الناتجة عن اختلال التوازن بين الشحنات الكهربائية.

تعريف الكهرباء الساكنة

الكهرباء الساكنة هي ظاهرة تتكون عبر اختلال توازن الشحنات الكهربائية على سطح المادة، وتشكل قوة موجودة في كل مكان في حياتنا اليومية وفي مختلف القطاعات الصناعية. تُعرف الكهرباء الساكنة بأنها تراكم الشحنات الكهربائية على جسم ما دون حركة واضحة لتلك الشحنات، ويمكن ملاحظة الكهرباء الساكنة في مواقف بسيطة مثل احتكاك جسمين مختلفين. ويعود تاريخ اكتشاف هذه الظاهرة إلى العصور القديمة، ولكن خلال القرن الثامن عشر بدأ علماء الكهرباء مثل بنجامين فرانكلين في وضع نظريات واستكشاف خصائصها.

خصائص الكهرباء الساكنة

– أذكر خصائص الكهربائية الساكنة الأساسية.
تتميز الكهرباء الساكنة بعدة خصائص مميزة تحدّدها عن الظواهر الكهربائية الديناميكية. فيما يلي بعض الخصائص المميزة للكهرباء الساكنة:

الشحنات الساكنة

في الكهرباء الساكنة، تكون جميع الشحنات الكهربائية المسؤولة عن هذه الظاهرة ساكنة على سطح المادة. على عكس الكهرباء الديناميكية، حيث تنشط الشحنات المتحركة لتشكل تيارًا كهربائيًا، لذلك فإن الشحنات في الكهرباء الساكنة ليست في حركة واضحة.

المجالات الكهربائية

تولد الشحنات الكهربائية الساكنة مجالات كهربائية تظل في حال سكون، ولا تتغير هذه المجالات الكهربائية بمرور الوقت، على عكس الظواهر الكهروديناميكية التي يمكن أن تتغير فيها المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

التيارات الكهربائية

في الظروف الساكنة، حتى في احتمال وجود قوى بين شحنات مختلفة، فإنها تظل ثابتة بسبب قوى غير محددة، وهذا يعني أنه لا توجد حركة للشحنات الكهربائية، وبالتالي لا يوجد تيار كهربائي.

المجال المغناطيسي

لا تشكل الشحنات الموجودة في الكهرباء الساكنة لا تشكل الشحنات الموجودة في مجالات مغناطيسية. لأن المجالات الكهربائية الناتجة عنها تبقى ثابتة،  ترتبط المجالات المغناطيسية عادةً بحركة الشحنات، وهذا يعني أنه لا توجد تيارات كهربائية متحركة لتوليد مجالات مغناطيسية.

بحث عن الكهرباء الساكنة

– أين توجد الكهرباء الساكنة وكيف تتكون ؟

1) شرح الشحنات الكهربائية
تنتج الكهرباء الساكنة من عدم توازن الشحنات الكهربائية على سطح المادة. يمكن تصنيف الشحنات الكهربائية إلى نوعين: شحنات موجبة وشحنات سالبة. يمكن أن تنتقل الإلكترونات التي تحمل شحنات سالبة من مادة إلى أخرى، مما يؤدي إلى زيادة الشحنات الموجبة على أحد الأجسام وزيادة الشحنات السالبة على الجسم الآخر.

2) نقل الشحنات بين الأجسام
يمكن أن تتم عملية نقل الشحنات الكهربائية بعدة طرق. غالبًا ما يتم ذلك عن طريق الاحتكاك بين مادتين مختلفتين. عندما يحتك جسمان ببعضهما البعض، يمكن تجريد الالكترونات من مادة واحدة ونقلها إلى أخرى، مما يؤدي إلى خلل في توازن الشحنة. تشمل عمليات النقل الأخرى التوصيل، حيث تنتقل الشحنات من مادة إلى أخرى عند الاتصال بها، والحث، حيث يؤثر قرب الشحنات على توزيع الشحنات في مادة دون اتصال مباشر.

3) عوامل تكوين الكهرباء الساكنة
هناك عدة عوامل تؤثر على تكوين الكهرباء الساكنة:

• المواد المحيطة: يمكن للمواد الموجودة في البيئة أن تؤثر على تكوين الكهرباء الساكنة. هناك مواد معينة أكثر عرضة لنقل الإلكترونات، مما يساهم في هذه الظاهرة.

• الرطوبة: يمكن أن تساعد الرطوبة الموجودة في الهواء في تبديد الشحنات الكهربائية، وبالتالي تقليل تكوين الكهرباء الساكنة. 

• درجة الحرارة: يمكن أن تؤثر التغيرات في درجات الحراره على توليد الكهرباء الساكنة. على سبيل المثال، البيئات الجافة عموما تساعد على تراكمها فوق الأسطح.

• سطح الاجسام وشكلها: تؤثر خصائص سطح الأجسام وشكلها على احتمال الاحتكاك وبالتالي انتقال الشحنات. يمكن للأسطح الخشنة أن تشجع على هذه الظاهرة.

ظواهر مرتبطة بالكهرباء الساكنة

هذه أمثلة توضح كيف يمكن أن نشاهد الكهرباء الساكنة في سياقات مختلفه، بدءًا من الظواهر الطبيعية مثل البرق إلى التفاعلات اليومية مع الأشياء.

– البرق
البرق مرتبط بالكهرباء الساكنة كظاهرة كهربائية طبيعية على نطاق أوسع بكثير. تتراكم الشحنات الكهربائية في السحب، مما يؤدي إلى خلق جهد كهربائي كبير بين السحب والأرض. وعندما تصبح هذه الشحنات كبيرة بدرجة كافية، يحدث تفريغ إلكتروستاتيكي هائل على شكل برق.

– الملابس
يمكن أن يؤدي الاحتكاك بين ألياف الملابس، والمواد العازلة إلى توليد كهرباء ساكنة. يمكن أن يتسبب هذا في تراكم الشحنات خاص على ملابس صوفية، مما يتسبب في حدوث تجاذبات وتنافر مع بعضها البعض أو مع المواد الأخرى المشحونة كهربائياً.

– جسم معدني
على الرغم من أن الأجسام المعدنية موصلة بشكل عام، إلا أنها يمكن أن تتراكم الشحنات الكهربائية من خلال الاحتكاك أو الاتصال بالمواد العازلة. يمكن أن تسبب هذه الشحنات تجاذبًا أو تنافرًا مع الجسم المشحون الآخر، كما يمكن أن يتعرض المعدن أيضا للتفريغ الكهروستاتيكي.

– لحاف من الصوف
المواد العازلة، مثل الصوف، عرضة لتراكم الكهرباء الساكنة من خلال الاحتكاك. يمكن أن يؤدي فرك اللحاف الصوفي على الأسطح الأخرى أو المواد العازلة إلى توليد شحنات كهربائية. وهذا يمكن أن يؤدي إلى ظاهرة الانجذاب للأشياء المحيطة.

مخاطر الكهرباء الساكنة

هناك العديد من الأخطار، لكن سنذكر فقط خطر التفريغ الكهربائي، وهو عندما تصبح الشحنة الكهربائية المتراكمة على جسم ما كبيرة جدًا، يمكن أن يتم تفريغها فجأة على شكل شرارة، وهي ظاهرة تعرف باسم التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يمكن أن تتسبب هذه الشرارة في تلف أداء الأجهزة الإلكترونية الحساسة، أو إشعال الحرائق في البيئات القابلة للاشتعال، أو ببساطة تسبب أضرار مزعجة للناس عبر الصعق الكهربائي.

وللتخفيف من هذه المخاطر، يتم تنفيذ تدابير وقائية مثل استخدام أجهزة التأريض، والحصائر المضادة للكهرباء الساكنة، والملابس المضادة للكهرباء الساكنة، وأدوات التحكم في الرطوبة في البيئات الحساسة للكهرباء الساكنة. يعد رفع مستوى الوعي بين الأفراد العاملين في هذه البيئات أمرًا ضروريًا أيضًا للحد من المخاطر.

 استخدامات الكهرباء الساكنة

تجد الكهرباء الساكنة مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية في مختلف الصناعات. في الصناعة، يتم استغلاله في عمليات الطلاء الكهروستاتيكي، حيث يتم تطبيق شحنة كهربائية على مادة ما، مما يعزز الالتصاق الموحد للطلاءات مثل الطلاء. تستخدم التقنيات المعتمدة على الكهرباء الساكنة، مثل آلات التصوير وطابعات الليزر، الشحنات الكهربائية لجذب جزيئات الحبر ونقلها إلى الورق، مما يجعل إعادة إنتاج المستندات أسهل.

أسماء الكهرباء الساكنة

– هل نقول الكهرباء الساكنة أو الكهرباء السكونية؟
للكهرباء الساكنة مرادفات بنفس المعنى مثل الكهرباء السكونية أو الكهرباء الستاتية (بالإنجليزية: Static Electricity).

– ما الفرق بين الكهرباء الساكنة والكهرباء المتحركة؟
تتعلق الكهرباء الساكنة بالشحنات الكهربائية الساكنة على الأجسام، بينما تتعلق الكهرباء المتحركة أو التيارية بحركة هذه الشحنات عبر الكابلات أو الدوائر الكهربائية، مما يؤدي إلى توليد التيار الكهربائي.

خاتمة

يعد فهم خصائص الكهرباء الساكنة أمرًا ضروريًا للتعرف على تأثيرها المتنوع على حياتنا اليومية وعبر القطاعات الصناعية المتنوعة. خصائص مثل الشحنات التي تكون في حالة السكون، والمجالات الكهربائية الثابتة، وغياب التيارات المغناطيسية تحدد هذه الظاهرة الفريدة. لا يساعد هذا الفهم المتعمق في تقليل المخاطر المرتبطة بالكهرباء الساكنة في جسم الإنسان، مثل التفريغ الكهروستاتيكي فحسب، بل يساعد أيضا في استغلال تطبيقاتها الصناعية والتكنولوجية بطريقة خاضعة للرقابة. من خلال الاستمرار في استكشاف وفهم خصائص الكهرباء الساكنة، فإننا نعزز الاستخدام الآمن والمبتكر للكهرباء الساكنة في مجتمعنا الحديث.