15 من أبرز علماء الكهرباء الذين أناروا حياتنا اليومية

يهدف هذا المقال إلى التعمق في التاريخ الآسر للكهرباء من خلال تسليط الضوء على العلماء البارزين الذين لعبوا أدوارًا أساسية في اكتشافها وابتكارها. من إنشاء أليساندرو فولتا للكومة الفولتية إلى براعة نيكولا تيسلا البصيرة في مجال التيار المتردد، سوف نستكشف المساهمات الاستثنائية لأشهر علماء الكهرباء، هذه العقول اللامعة التي شكلت فهمنا واستخدامنا للكهرباء. ومن خلال تسليط الضوء على الرواد والمبتكرين، سنسعى إلى التقاط ثراء أفكارهم، وتجاربهم الجريئة، والأثر الدائم لاكتشافاتهم على حياتنا اليومية.

مفهوم الكهرباء – Electricity

في الماضي، كان يُنظر إلى الكهرباء في كثير من الأحيان على أنها قوة غامضة، وغالبًا ما تُرى على شكل برق أثناء العواصف. بدأت الأبحاث الجادة الأولى حول الكهرباء في القرن الثامن عشر، من خلال تجارب شملت احتكاك المواد وتوليد الكهرباء الساكنة. ومع ذلك، فإن فهم الكهرباء كقوة أساسية قد أحدث ثورة حقيقية على يد أليساندرو فولتا مع اختراعه للكومة الفولتية في عام 1800، مما يدل على إمكانية إنتاج تيار كهربائي ثابت. كان هذا الابتكار بمثابة الانتقال من الفضول العلمي البسيط إلى مصدر عملي للطاقة. 

– ما سبب تسمية الكهرباء بهذا الاسم؟
مصطلح “الكهرباء” له أصوله في اليونان القديمة. الكلمة مشتقة من الكلمة اليونانية “ēlektron” والتي تعني العنبر (كهرمان). لاحظ اليونانيون القدماء أن الكهرمان، عند فركه بالقماش، يكتسب خاصية جذب الأجسام الخفيفة، مثل قطع صغيرة من القش. أطلق اليونانيون على هذه القدرة اسم “ēlektron”.

تم إدخال مصطلح “الكهرباء” رسميًا إلى اللغة الإنجليزية خلال القرن السابع عشر، وانتشر استخدامه لوصف هذه الظاهرة الطبيعية الرائعة. وهكذا فإن أصل اسم “الكهرباء” يعود إلى الكهرمان وملاحظة الظواهر الكهربائية المرتبطة بهذه المادة، مع تطور مفاهيمي عبر القرون بفضل مساهمات العديد من العلماء.

كانت نشأة الكهرباء نتيجة لسلسلة من التقدم العلمي وسلسلة من التجارب المتنوعة التي مكنت في نهاية المطاف من إنتاج الكهرباء وفهمها واستخدامها اليومي في حياة الإنسان. إن البحث التفصيلي في النقاط التالية يكشف هوية علماء الكهرباء الذين لعبوا دورا رئيسيا في اختراعه.

15 من أشهر علماء الكهرباء في التاريخ

– من هم العلماء الذين اكتشفوا الكهرباء؟
كان اكتشاف الكهرباء عملية امتدت لعدة قرون وشارك فيها مجموع من العلماء، هؤلاء المخترعون الذين شكلوا أسس التكنولوجيا الكهربائية التي نستخدمها اليوم. فيما يلي بعض المساهمين الرئيسيين في فهم وتطوير الكهرباء، إلى جانب اكتشافاتهم البارزة:

1- وليام جيلبرت (1544-1603)

كان وليام جيلبرت (William Gilbert)، المعروف باسم “أبو الكهرباء الحديثة”، وهو عالم فيزيائي إنجليزي من القرن السادس عشر، باعتباره رائد دراسة الكهرباء. في عام 1600 نشر كتابه “De Magnete” حيث درس الظواهر الكهربائية. أدت تجاربه مع احتكاك المواد إلى فهم الكهرباء الساكنة، وقدم مصطلح “الكهرباء” في إشارة إلى الكهرمان، موضحًا أنه يمكن كهربة المواد المختلفة عن طريق الاحتكاك.

2- بنيامين فرانكلين (1706-1790) 

من علماء الكهرباء الأمريكيين بنجامين فرانكلين (Benjamin Franklin) مشهور بتجاربه مع الكهرباء في القرن الثامن عشر. وفي عام 1752، أجرى تجربته الشهيرة بطائرة ورقية أثناء عاصفة رعدية، وأثبت أن البرق هو شكل من أشكال الكهرباء. كما طور فرانكلين نظرية الشحنات الكهربائية الإيجابية والسلبية، ووضع الأساس للفهم الحديث للكهرباء. وخو من اخترع آلة لاقطة للموجات الكهربائية تسمى “المكشاف”.

3- جيمس وات (1736-1819)

 جيمس وات (James Watt) مهندس اسكتلندي تنسب إليه وحدة “الوات، قدم مساهمات كبيرة في تقدم تكنولوجيا الكهرباء. وعلى الرغم من أنه اشتهر بتحسينه للمحرك البخاري، إلا أن ارتباطه بالكهرباء تجلى في اختراع الآلة الكهروستاتيكية، التي مكنت من توليد الكهرباء الساكنة عن طريق الاحتكاك. لعبت هذه الآلة دورًا أساسيًا في التجارب الكهربائية الأولى في القرن الثامن عشر.

4- لويجي جالفاني (1737-1798)

قدم الطبيب والفيزيائي الإيطالي لويجي جالفاني (Luigi Galvania) مساهمة كبيرة في الكهرباء من خلال اكتشافه لتخطيط كهربية العضل. وفي عام 1786، لاحظ أن عضلات الضفدع تنقبض عند ملامستها لمعادن مختلفة، مما وضع الأساس لدراسة الفيزيولوجيا الكهربية.

5- أليساندرو فولتا (1745-1827)

أحدث أليساندرو فولتا (Alessandro Volta)، العالم الفيزيائي الإيطالي، ثورة في مجال الكهرباء من خلال اختراعه للكومة الفولتية في عام 1800. أنتجت هذه الكومة، المصنوعة من أقراص متناوبة من الزنك والنحاس مفصولة بورقة مبللة بمحلول ملحي، تيارًا كهربائيًا مستمرًا. أثبتت الكومة الفولتية أنه يمكن توليد الكهرباء بطريقة خاضعة للرقابة، مما يمثل خطوة أساسية في تطوير التكنولوجيا الكهربائية.

6- أندريه ماري أمبير (1775-1836)

قام أندريه ماري امبير (André-Marie Ampère)، عالم فيزياء ورياضيات فرنسي، بدور رئيسي في الديناميكا الكهربائية. وفي عام 1820، اكتشف أن التيار الكهربائي يمكن أن يخلق مجالًا مغناطيسيًا، مما يضع الأساس للكهرومغناطيسية. تم تسمية وحدة قياس التيار الكهربائي، الأمبير، باسمه تقديراً لمساهماته الكبيرة في فهم التفاعلات بين الكهرباء والمغناطيسية.

7- هانز كريستيان أورستد (1777-1851)

أجرى الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد (Hans Christian Ørsted) تجربة تاريخية في عام 1820، موضحًا أن التيار الكهربائي يمكنه ثني موضع الإبرة المغناطيسية. أنشأ هذا الاكتشاف العلاقه الأساسية بين الكهرباء والمغناطيسية، مما مهد الطريق للبحث المستقبلي في مجال الكهرومغناطيسية.

8- جورج سيمون أوم (1789-1854)

أحدث الفيزيائي الألماني جورج أوم (Georg Ohm) ثورة في فهم الدوائر الكهربائية من خلال قانونه الشهير، قانون أوم، الذي نُشر عام 1827. وينص هذا القانون على العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في الدائرة الكهربائية، وبالتالي يوفر أساسًا لنظرية حاسمة لمزيد من تطوير الهندسة الكهربائية تكنولوجيا.

9- مايكل فاراداي (1791-1867)

مايكل فاراداي (Michael Faraday)، عالم فيزياء وكيميائي بريطاني، قدم مساهمات كبيره في الكهرومغناطيسية. وفي عام 1831، اكتشف الحث الكهرومغناطيسي من خلال إظهار أن حركة المغناطيس بالقرب من بكرة سلك يمكن أن تولد تيارًا كهربائيًا. وكان هذا الاكتشاف حاسما في التطوير اللاحق للمولدات والمحولات الكهربائية.
– يذكر أنه أول من صنع مولد للكهرباء (دينامو).

10- فيرنر فون سيمنز (1816-1892)

لعب المهندس الألماني فيرنر فون سيمنز (Werner von Siemens) دورًا حاسمًا في تطوير التكنولوجيا الكهربائية. وفي عام 1866، طور من ختراع الدينامو الكهربائي، وهو آلة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. كان هذا الاختراع ضروريًا لإنتاج الكهرباء على نطاق واسع.

11- جيمس بريسكوت جول (1818-1889)

كان جول (James Prescott Joule) عالم فيزياء بريطاني كان عمله أساسيًا في تطوير الديناميكا الحرارية وفهم الحفاظ على الطاقة. ولد في سالفورد، إنجلترا، وأصبح مهتمًا بالعلوم في سن مبكرة. أجرى تجارب على العلاقة بين الكهرباء والحرارة، وفي عام 1840 صاغ ما أصبح فيما بعد قانون جول، الذي ينص على أن كمية الحرارة الناتجة عن التيار الكهربائي تتناسب مع مقاومة الموصل ومربع التيار.

ولعل أشهر مساهماته هي تأسيس مفهوم التكافؤ بين الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية، وهو ما يعرف الآن بقانون حفظ الطاقه. في عام 1843، أجرى جول سلسلة من التجارب التي أثبتت إمكانية تحويل الطاقة من شكل إلى آخر دون خسارة صافية.

12- جيمس كليرك ماكسويل (1831-1879)

اشتهر الفيزيائي الاسكتلندي جيمس كليرك ماكسويل (James Clerk Maxwell) بمعادلات ماكسويل التي صاغها في ستينيات القرن التاسع عشر، والتي تصف رياضيًا الظواهر الكهرومغناطيسية وتوحد نظريتي الكهرباء والمغناطيسية. وهكذا وضع ماكسويل الأسس النظرية لمواصلة تطوير تقنيات الاتصالات اللاسلكية الحديثة والأنظمة الكهربائية.

13- جورج وستنجهاوس (1846-1914)

كان جورج وستنجهاوس (George Westinghouse) مخترعًا ورجل أعمال أمريكيًا لعب دورًا حاسمًا في تطوير صناعة الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة في أواخر القرن التاسع عشر. اشتهر بتعزيز وتنفيذ نظام توزيع الطاقة بالتيار المتردد (AC)، في مقابل نظام التيار المباشر (DC) الذي كان يدعمه طوماس إديسون في ذلك الوقت. سمح التيار المتردد، والذي تم تطويره إلى حد كبير على يد نيكولا تيسلا، بنقل الكهرباء لمسافات طويلة بكفاءة أكبر من التيار المباشر.

14- توماس إديسون (1847-1931)

توماس إديسون (Thomas Edison)، مخترع أمريكي، اشتهر إديسون بتطوير المصباح الكهربائي المتوهج في عام 1879، والذي أحدث تحولاً في الإضاءة، مما جعل الإضاءة الكهربائية أكثر عملية ويمكن الوصول إليها. كما أنشأ إديسون أول شبكة كهربائية مركزية ذات تيار مباشر في نيويورك عام 1882، مما يمثل بداية توزيع الكهرباء على نطاق واسع.

15- نيكولا تيسلا (1856-1943)

كان المهندس والمخترع الصربي الأمريكي نيكولا تيسلا (Nikola Tesla) صاحب رؤية في مجال الكهرباء. في ثمانينيات القرن التاسع عشر، ساهم تسلا بشكل كبير في تطوير التيار المتردد (AC)، أدى عمله إلى إنشاء أنظمة نقل الكهرباء لمسافات طويلة. كما أحدثت ابتكاراته ثورة في صناعة الطاقة الكهربائية وكان له تأثير دائم على استخدامنا للكهرباء.

– علماء صغار يبتكرون وسيلة جديدة لتوليد الكهرباء:

• مالكوم دكسون – Malcolm Dixon
• كارين سميث – Karin Smith

آخر الاختراعات في توليد الكهرباء

• إنتاج الكهرباء من خلال الظلال
  يتضمن الابتكار الحديث في مجال توليد الكهرباء بالاعتماد بصورة كبيرة على الظلال. تستكشف التقنيات الناشئة الألواح الشمسية المصممة خصيصًا للاستفادة من الاختلافات في الظل، وبالتالي زيادة الكفاءة الإجمالية للمنشآت الشمسية، حتى في الظروف التي تكثر فيها الظلال.

• توليد الكهرباء من بكتيريا الإشريكية القولونية
  اتكشف علماء الكهرباء حديثا قدرة البكتيريا، وخاصة الإشريكية القولونية، على انتاج الكهرباء. طور العلماء أنظمة كهروكيميائية تعتمد على البكتيريا التي يمكنها استقلاب المركبات العضوية المختلفة، وإنتاج الكهرباء كمنتج ثانوي. يقدم هذا النهج، المعروف باسم توليد الكهرباء الحيوية، آفاقًا رائعة للتطبيقات المستدامة.

• إنتاج الكهرباء من الهواء الرقيق
  ويجري استكشاف مفهوم توليد الكهرباء من الهواء في مجال حصاد الطاقة المحيطة. تلتقط الأجهزة التجريبية، مثل المولدات الكهرضغطية، الطاقة من الاهتزازات أو الحركة أو حتى تقلبات درجات الحرارة في البيئة، وتحول هذه الأشكال من الطاقة إلى كهرباء. ورغم أن هذا لا يولد الكهرباء من فراغ، فإن هذه التكنولوجيات تسخر مصادر طاقة منتشرة في كل مكان وغير مستغلة غالبا.

أهمية الكهرباء في حياتنا اليومية

للكهرباء أهمية بالغة في حياتنا اليومية، حيث تؤثر على كل جانب من جوانب حياتنا الحديثة تقريبًا. بدءًا من الوظائف الأساسية مثل إضاءة منازلنا وحتى تسهيل الاتصالات بفضل التقنيات الحديثة، بما في ذلك تشغيل الأجهزة المنزلية، فهي في صميم راحتنا وسلامتنا وإنتاجيتنا. بالإضافة إلى ذلك، تلعب الكهرباء دورًا رئيسيًا في المجالات الرئيسية مثل الصحة والنقل والصناعة والأبحاث، مما يساهم بشكل كبير في جودة حياتنا والتقدم المجتمعي. وسيكون لغيابها أثر عميق، يسلط الضوء على مكانتها التي لا غنى عنها في حياتنا اليومية الحديثة.

مصادر الطاقة الكهربائية

في عام 2030، من المرجح أن تستمر مصادر الطاقة الكهربائية في التنوع والتطور لتلبية احتياجات الطاقة المتزايدة والمخاوف البيئية. على الرغم من أن التطور الدقيق قد يعتمد على اجتهادات علماء الكهرباء التقدم التكنولوجي وسياسات الطاقة وعوامل أخرى، فإليك بعض مصادر الطاقة الكهربائية التي من المتوقع أن تظل ذات أهمية في عام 2030:

• الطاقة الشمسية.
• طاقة الرياح.
• الطاقة الكهرومائية.
• الطاقة النووية.
• الكتلة الحيوية.
• الطاقة الحرارية الأرضية.
• طاقة المد والجزر والأمواج.

خاتمة

إن رحلة علماء الكهرباء تظل بلا شك واحدة من أهم الحلقات في تاريخ العلم والابتكار. وتتجاوز هذه الرحلة الاستكشاف العلمي البسيط لتصبح جزءًا أساسيًا من حياتنا اليومية. إن تأثير هذا الإنجاز البشري لا لبس فيه، حيث أصبحت الكهرباء الآن منتشرة في كل جانب من جوانب وجودنا، من نشاط الآلات في المصانع إلى الاكتشافات المبتكرة مثل السيارات الكهربائية، مما يرمز إلى التحول نحو المزيد من حلول الطاقة المستدامة. وهكذا فإن تراث علماء الكهرباء أصحاب العقول الذكية يتردد صداه في كل منفذ كهربائي، وفي كل مصدر ضوء قيد التشغيل، وفي كل تقدم تكنولوجي يعتمد على هذا التدفق الأساسي.