متى تم اختراع الكهرباء

الكهرباء

الكهرباء (بالإنجليزية: Electrecity) هي مصدر للطاقة، وهي الأكثر تنوعاً واستخداماً في حياتنا منذ مائة عام، وقد لعبت دوراً حيوياً في الماضي، والحاضر، ويمكن أن تلعب دوراً مختلفاً في المستقبل، وكمثال على الكهرباء المتولدة في الطبيعة، فإن من يراقب صاعقة البرق القوية أثناء عاصفة رعدية، ستتكون لديه فكرة جيدة عن قوة الكهرباء الهائلة التي تنطلق من السماء إلى الأرض تحتها، والتي تكفي لإضاءة 100 مصباح قوي يوماً كاملاً.[1]

الكهرباء شكل من أشكال الطاقة، تبدأ عندما تؤثر قوة خارجية على الذرة، التي تتكون من النيوترونات المتعادلة، والبروتونات الموجبة، والإلكترونات السالبة، فتسبب هذه القوة انتقال الإلكترونات إلى ذرة أخرى، مما يؤدي إلى تكوّن أيون موجب من الذرة الأولى يحمل شحنة موجبة، وتكوّن أيون سالب من الذرة الثانية يحمل شحنة سالبة.[2][3]

تاريخ اكتشاف الكهرباء

في الحقيقة، لم يتم اختراع الكهرباء؛ كونها شكلاً من أشكال الطاقة الموجودة في الطبيعة، لكن الإغريق القدماء في حوالي سنة 600ق.م، اكتشفوا أن فرك الفراء على العنبر يتسبب في جاذبية بين الاثنين، وهذا نوع من الكهرباء. وفي عام 1930م اكتشف الباحثون من علماء الآثار وجود صفائح من النحاس، يُعتقَد أنها ربما كانت بطاريات قديمة تهدف إلى إنتاج الضوء في المواقع الرومانية القديمة، وقد تم العثور على أجهزة مماثلة في الحفريات الأثرية بالقرب من بغداد، مما يعني أن الفرس القدامى ربما استخدموا أيضاً شكلاً مبتكراً من البطاريات.[4]

كل ما عُرِف في البداية عن الكهرباء هو أن فرك العنبر والطائرة يجذبان الأشياء، وما يأتي يبين بداية تاريخ الكهرباء:[4][5]

• في عام 1600م، كان الطبيب الإنجليزي ويليام جيلبرت (بالإنجليزية: William Gilbert) أول من صاغ مصطلح الكهرباء في كتابه الشهير "De magnete, Magneticisique Corporibus"، حيث تحدث فيه عن تجاربه في الكهرباء والمغناطيسية.
• في عام 1660م، اخترع العالم الألماني أوتو فون جيريك (بالإنجليزية: Otto von Guericke) أول مولد كهربائي لإنتاج الكهرباء الساكنة.
• في عام 1729م، اكتشف العالم الإنجليزي ستيفن جراي (بالإنجليزية: Stephen Gray) مبدأ توصيل الكهرباء.
• في عام 1933م، اكتشف العالم الفرنسي تشارليز فرانس دو فاي (بالإنجليزية: Charles Francois du Fay) أن الكهرباء تأتي على شكلين؛ سالب وموجب، أطلق على الشكل الأول اسم راتينجى (بالإنجليزية: resinous)، وهو يُعرَف الآن باسم سالب (بالإنجليزية: negative)، أما الشكل الثاني فأطلق عليه اسم زجاجي (بالإنجليزية: vitreous)، وهو يُعرَف الآن باسم موجب (بالإنجليزية: positive).
• في عام 1745م، اخترع كل من العالم الفيزيائي الهولندي بيتر فات موشنبروك (بالإنجليزية: Pieter van Musschenbroek)، ورجل الدين الألماني العالم إيوالد كريستيان فون كلايست (بالإنجليزية: Ewald Christian Von Kleist) في الوقت نفسه تقريباً، أول مكثف كهربائي سُمّي جرة ليدن (بالإنجليزية: The Leyden Jar)، وهو جهاز يخزن ويصدر شحنة كهربائية. في ذلك الوقت كانت الكهرباء تعتبر السائل أو القوة الغامضة التي توجد داخلها، وكانت التسمية بجرة ليدن نسبة إلى مسقط رأس العالم موشنبروك وجامعة ليدن.
• في عام 1747م، كان العالم الإنجليزي هنري كافندشي (بالإنجليزية: Henry Cavendish) أول من قام بقياس الموصلية (بالإنجليزية: conductivity)، وهي قدرة المواد المختلفة على توصيل التيار الكهربائي.
• في عام 1752م، كان أول تطبيق عملي للكهرباء هو مانعة الصواعق التي صممها العالم بن فرانكلين (بالإنجليزية: Ben Franklin)، حيث اكتشف أن الكهرباء والبرق متماثلان.
• في عام 1786م، عرّض الطبيب الإيطالي لوجي غالفاني عضلات الضفدع لشحنة كهربائية أدت إلى ارتجاجها، وهذا ما يُعرَف الآن بالأساس الكهربائي لنبضات الأعصاب (بالإنجليزية: electrical basis of nerve impulses).

بداية توليد الكهرباء

بدأت عملية إنتاج الكهرباء وتوليدها في القرن الثامن عشر للميلاد، كما يأتي:

• توصل الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا (بالإنجليزية: Alessandro Volta) إلى إنتاج الكهرباء من تفاعلات كيميائية معينة، ففي عام 1800م، بنى كومة الفولتية، وهي أول بطارية كهربائية أنتجت تياراً كهربائياً ثابتاً، وكذلك تمكن فولتا من قيادة الشحنة الكهربائية عن طريق ربط الموصلات ذات الشحنات الموجبة والسالبة معاً مكوناً فولتية، من خلالها تم أول نقل للكهرباء.[4][5]
• اكتشف العالم هانز كريستيان أورستد (بالإنجليزية: Hans Christian Oersted) في عام 1819م أن مجالاً مغناطيسياً يحيط بالأسلاك الحاملة للتيار الكهربائي، وفي غضون عامين وضع العالم الفرنسي أندريه ماري أمبير (بالإنجليزية: André Marie Ampère) العديد من القوانين الكهرومغناطيسية بشكل رياضي، واخترع العالم د. ف. آرجو (بالإنجليزية: D. F. Arago) المغناطيس الكهربائي، وقد استفاد مما سبق العالم الإنجليزي مايكل فاراداي (بالإنجليزية: Michael Faraday) وابتكر شكلاً من المحركات الكهربائية، وبعد انتظار ما يقارب عشر سنوات، بدأ التطبيق العملي للمحرك الكهربائي عندما أنشأ العالم فاراداي وقبل ذلك بشكل مستقل العالم الأمريكي جوزيف هنري (بالإنجليزية: Joseph Henry)، أول مولد كهربائي في عام 1831م، تم من خلاله تشغيل المحرك، وبعد عام من ذلك بنى العالم هيبوليت بيكسي (بالإنجليزية: Hippolyte Pixii) نموذجاً يمكن تحريكه باليد، تبع ذلك تطور بطيء استغرق خمسين عاماً لبناء أولى محطات توليد الطاقة الكهربائية.[5][6]

أنواع الكهرباء

هناك نوعان رئيسان من الكهرباء، هما:[7]

• الكهرباء الساكنة (بالإنجليزية: Static Electricity): يتم توليدها عن طريق تدليك جسمين لهما طبيعة متعاكسة، أحدهما موجب والآخر سالب، مما ينشأ عنه احتكاك، يكوّن كمية متساوية من البروتونات الموجبة والإلكترونات السالبة، أما إذا كان للجسيمين الطبيعة نفسها، كلاهما موجبان أو سالبان، فسوف يُطلَق على هذه الظاهرة عدم الاحتكاك (بالإنجليزية: Non-friction).
• التيار الكهربائي (بالإنجليزية: Current Electricity): هو تدفق الشحنة الكهربائية عبر حقل كهربائي خلال موصل؛ الموصل إما أن يكون جيداً يتيح تدفق الشحنة الكهربائية من خلاله، مثل الأسلاك النحاسية، أو أن يكون سيئاً يقاوم تدفق الشحنة الكهربائية، مثل الخشب.

طرق توليد الكهرباء

يمكن توليد الكهرباء بإحدى الطرق الآتية:[8]

• التحول الكهرومغناطيسي، وهو الأكثر شيوعاً، حيث يتم توليد الكهرباء عن طريق تحريك موصل كهربائي، مثل سلك داخل مجال مغناطيسي. التطبيق العملي لهذه الطريقة هو مولد متصل بالتوربين، يوفر الحركة اللازمة لتحريك الموصل في المولد. يمكن للطاقة اللازمة لهذه الحركة أن تأتي من تقنيات مختلفة مثل توربينات الرياح، أو الطاقة الكهرومائية، أو البخار الناتج عن الانشطار النووي، أو حرق الوقود مثل الفحم.
• توليد الكهرباء من خلال تفاعل كيميائي، مثل: البطاريات بأنواعها، أو خلايا الوقود.
• يمكن أيضاً توليد الكهرباء من خلال تحويل الحالة الصلبة باستخدام خصائصها. تتكون المادة الصلبة التي يتم بناؤها خصيصاً من جزيئات مختلفة معبأة بشكل وثيق معاً، حيث تنتج تياراً كهربائياً عند تحفيزها. مثال على هذه التقنية الخلايا الكهروضوئية الشمسية.

المراجع

1. ↑ Chris Woodford (13-5-2019), "Electricity"، www.explainthatstuff.com, Retrieved 14-5-2019. Edited.
2. ↑ "Basic Electricity", www.brightridge.com, Retrieved 14-5-2019. Edited.
3. ↑ The Columbia Electronic Encyclopedia, 6th ed. Copyright © 2012, Columbia University Press, "Electricity: Properties of Electric Charges"، www.infoplease.com, Retrieved 14-5-2019. Edited.
4. ^ أ ب ت NANCY ATKINSON (3-3-2014), "Who Discovered Electricity"، www.universetoday.com, Retrieved 14-5-2019. Edited.
5. ^ أ ب ت Mary Bellis (9-1-2019), "History of Electricity"، www.thoughtco.com, Retrieved 14-5-2019. Edited.
6. ↑ "Who Invented Electricity? - Energy, Power and History", www.electricityforum.com, Retrieved 15-5-2019. Edited.
7. ↑ Atomberg Team (22-7-2016), "Different Types Of Electricity", www.atomberg.com, Retrieved 15-5-2019. Edited.
8. ↑ DENNY BRETT, "ELECTRICITY"، www.studentenergy.org, Retrieved 15-5-2019. Edited.