كيف تعمل الكهرباء الساكنة؟

هل سبق لك أن تعرضت لصدمة من لمس مقبض الباب ، أو رأيت شعرك يتطاير في الأيام الباردة والجافة بشكل خاص؟ إذا كان لديك أي من هذه التجارب ، فقد واجهت كهرباء ساكنة. الكهرباء الساكنة هي تراكم الشحنة الكهربائية (إيجابية أو سلبية) في مكان واحد. يطلق عليه أيضًا "الكهرباء في حالة الراحة".

الوجبات الجاهزة الرئيسية: الكهرباء الساكنة

شحنة كهربائية—تُعرّف بأنها إيجابية أو سلبية - هي خاصية للمادة التي تتسبب في جذب شحنتين كهربائيتين أو صدهما. عندما تكون شحنتان كهربائيتان من نفس النوع (كلاهما إيجابي أو سلبي) ، فإنهما يتنافران. عندما يكونا مختلفين (واحد إيجابي وآخر سلبي) ، سيجذبان.

تحدث الكهرباء الساكنة عندما تتراكم الشحنة في مكان واحد. عادةً ، لا تكون الأجسام مشحونة بشكل إيجابي أو سلبي - فهي تواجه شحنة إجمالية تبلغ صفر. يتطلب تراكم الشحنة نقل الإلكترونات من جسم إلى آخر.

ستؤدي إزالة الإلكترونات ذات الشحنة السالبة من سطح إلى أن يصبح ذلك السطح مشحونًا بشكل إيجابي ، بينما تؤدي إضافة الإلكترونات إلى سطح ما إلى شحن هذا السطح بشكل سلبي. وبالتالي ، إذا تم نقل الإلكترونات من الكائن أ إلى الكائن ب ، فسيصبح الكائن أ مشحونًا بشكل إيجابي وسيصبح الكائن ب مشحونًا بشكل سلبي.

يعود تأثير الاحتكاك الكهربائي إلى نقل الشحنة (الإلكترونات) من جسم إلى آخر عندما يتم فركها معًا ، عن طريق الاحتكاك. على سبيل المثال ، قد يحدث تأثير الاحتكاك الكهربائي عندما تقوم بالتبديل على سجادة ترتدي الجوارب خلال فصل الشتاء.

يميل التأثير الكهربي للكهرباء إلى حدوث عندما يكون كلا الجسمين كهربائيًا عازلوهذا يعني أن الإلكترونات لا يمكنها التدفق بحرية. عندما يتم فرك الجسمين معًا ثم يتم فصلهما ، اكتسب سطح أحد الأجسام شحنة موجبة ، بينما اكتسب سطح الجسم الآخر شحنة سالبة. يمكن توقع شحنة الجسمين بعد الانفصال سلسلة كهربي، والتي تسرد المواد بالترتيب الذي تميل إلى أن تصبح مشحونة بشكل إيجابي أو سلبي.

لأن الإلكترونات لا يمكنها التحرك بحرية ، يمكن أن يظل السطحان مشحونان لفترة طويلة ، ما لم يتعرضا لمادة موصلة للكهرباء. إذا تم لمس مادة موصلة للكهرباء مثل المعدن على الأسطح المشحونة ، فستتمكن الإلكترونات من التحرك بحرية ، وستتم إزالة الشحنة من السطح.

هذا هو السبب في أن إضافة الماء إلى الشعر المتطاير بسبب الكهرباء الساكنة سيزيل الكهرباء الساكنة. الماء الذي يحتوي على أيونات مذابة - كما هو الحال مع ماء الصنبور أو مياه الأمطار - يتم توصيله بالكهرباء وسيزيل الشحنات المتراكمة على الشعر.

يشير التوصيل إلى نقل الإلكترونات عندما يتم وضع الأشياء في اتصال مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، يمكن للسطح المشحون بشكل إيجابي أن يكسب الإلكترونات عندما يلمس جسمًا مشحونًا بحيادية ، مسبباً يصبح الكائن الثاني مشحونًا بشكل إيجابي والأول يصبح أقل شحنة موجبة مما كان عليه سابقًا كان.

الاستقراء لا ينطوي على نقل الإلكترونات ، ولا ينطوي على اتصال مباشر. وبدلاً من ذلك ، فإنه يستخدم المبدأ القائل بأن "مثل صد الشحنات وجذب الشحنات المعاكسة". يحدث الحث مع اثنين من الموصلات الكهربائية ، لأنها تسمح للشحنات بالتحرك بحرية.

هنا مثال على الشحن عن طريق الحث. تخيل أنه تم وضع جسمين معدنيين ، A و B ، على اتصال مع بعضهما البعض. يتم وضع جسم مشحون بالسالب على يسار الكائن A ، والذي يصد الإلكترونات الموجودة على الجانب الأيسر من الكائن A ويؤدي إلى انتقالها إلى الكائن B. يتم بعد ذلك فصل الكائنين ، ثم تقوم الشحنة بإعادة توزيع نفسها على الكائن بالكامل ، تاركةً الكائن A مشحونًا بشكل إيجابي والكائن B مشحونين سلبيًا بشكل عام.

• بيفر ، جون ب ، ودون باورز. الكهرباء والمغناطيسية: الكهرباء الساكنة والكهرباء الحالية والمغناطيس. مارك توين ميديا ​​، 2010.
• كريستوبولوس ، كريستوس. مبادئ وتقنيات التوافق الكهرومغناطيسي. CRC Press ، 2007.
• فاسيليسكو ، غابرييل. الضوضاء الإلكترونية ومبادئ وتطبيقات الإشارات المسببة للتداخل. سبرينغر 2005.