مـا هــي الـكـهربـاء ؟

الخطوة الأولى لفهم الكهرباء هي فهم الذرات ، حيث أن كل مادة في الكون مؤلفة من جزيئات molecules ، و التي بدورها تتألف من خليط من الذرات .

الذرة تتألف من نواة nucleus مع إلكترونات تدور حولها ( الالكترون سالب الشحنة ) ، و النواة هي خليط من جسيمات مشحونة هي البروتونات ( موجبة الشحنة ) و النيترونات ( محايدة الشحنة – ليست في الشكل ) معظم الذرات تملك عدد متساوي من الالكترونات و البروتونات . المادة تكون مشحونة إذا كان عدد البروتونات و الالكترونات غير متساوي ، إذا حوت إلكترونات أكثر من بروتونات فهي سالبة الشحنة ، و العكس صحيح .

الالكترونات تتقيد بمدارها الخارجي نتيجة جذب البروتونات و تتحرر نتيجة تطبيق قوة خارجية ، تاركة فراغ يمكن أن يملئه إلكترون آخر أُجبر على الخروج من مدار ذرة أخرى حركة الالكترونات المحررة من ذرة إلى أخرى تولّد تدفق كهربائي ، القوة الخارجية هي عملية حث مغناطيسي magnetic induction process مثلاً .

المواد التي تسمح للالكترونات بالحركة تدعى نواقل conductors مثل النحاس Copper ، الفضة ، الالمنيوم ، الزنك ، الحديد . و التي تسمح لها بقليل من الحركة تدعى العوازل insulators مثل البلاستيك و المطاط Rubber .

السلك الكهربائي مؤلف من ناقل هو النحاس و عازل هو المطاط الذي بإلتفافه حول الناقل يحفظ الالكترونات فيه .

أمّا أنصاف النواقل semiconductor مثل السليكون فتصنع مكونات إلكترونية تملك خواص النواقل و العوازل معاً ، عند تطبيق قوة كهربائية عليها في اتجاه تصبح ناقل و عند تطبيقه في الاتجاه المعاكس تصبح عازل و هذا التصرف أساس للترانزيستور و الديود و التي تدعى Solid-state electronic devices .

و مما يذكر أن اتجاه التيار الكهربائي من الموجب إلى السالب ، و الالكترونات من السالب إلى الموجب .

الكهرباء الساكنة

هي شُحن متجمعة على عنصر ، لترى أثرها قم بحك بالون برأسك أو بكنزة صوفية لتجعله سالب الشحنة ( لأن الالكترونات تنجذب له ) مما يجعله ينجذب للجدار موجب الشحنة .

معظم العناصر دون شحنة لأن ذراتها المكونة محايدة لكن الحك يحرّك الالكترونات جاعلاً عدد البروتونات و الالكترونات في الذرة غير متساوي ، الجسم البشري يلتقط شحنة موجبة عند احتكاك القدمين بالسجاد ، أحيانا تُحس بصعقة خفيفة عند ملامستك قبضة الباب لأن بدنك يجذب الالكترونات إليه . كذلك ينطبق الأمر على البرق و طقطقة الثياب عند إخراجها من مجفف الغسيل .

لتفريغ الساكن هو دفق قصير من الطاقة الحركية ( طاقة تحرك الالكترونات ) ، الدفق القصير لا يشغل الأجهزة أو الأضواء ، ما يشغلها هو دفق ثابت من الالكترونات يولّد تدفق كهربائي مستمر نسميه التيار الكهربائي electric current .  

التيار الكهربائي

و صل جهاز إلى المقبس الكهربائي يصله بالأسلاك التي يحث فيها التيار الكهربائي ، الحث ( الجهد ) الكهربائي electrical pressure يقاس بالفولت Volt ، مُعدّل تدفق التيار الكهبائي يقاس بالأمبير Amps ، كميّة الطاقة التي يستخدمها الجهاز في الثانية تدعى الواط Watts .

التيار الكهربائي يحتاج إلى دارة كهربائية كاملة ليتدفق ، و هي مسلك يؤمن تدفق الالكترونات و تحتاج شيئين : مصدر كهربائي و ان تكون حلقة مغلقة ، لها نوعان دارة متسلسلة فيها طريق واحد للالكترونات و دارة متفرعة فيها أكثر من طريق مثل المستخدمة في المنازل .

المصدر : مدونة العلوم