طرق مختلفة لتخزين الشحنات الكهربائية

2011 الكهرباء والمغناطيسية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طرق تخزين الشحنات الكهربائية الشحنات الكهربائية الفيزياء

قد يسبب البرق حرائق تطال المباني وتؤدي إلى أضرار جسيمة في الأرواح.

لكن البرق لا يحدث فقط على شكل صواعق كبيرة تصدر عن الغيوم، فأنت قادر على صنع صواعق برقية صغيرة عن طريق استخدام كمية قليلة من الكهرباء الساكنة.

قبل أن يخترع " فولتا " المُركِّمات وقبل أن يفهم الناس التيار الكهربائي، بحث العلماء عن وسائل يخزنون بواسطتها الكهرباء الساكنة.

 

ومن بين الأدوات التي استعملت في الأزمنة القديمة لتخزين الكهرباء الساكنة كان هناك ما يسمى ب " وعاء لايدن ".

وقد تم اختراع  "وعاء لايدن" عام 1745 على يد (ي . جورج فون كلايست) ( 1700 – 1748 ) في جامعة "لايدن" بهولندا.

وكان "وعاء لايدن" الذي اخترعه عبارة عن وعاء زجاجي له غلاف معدني من الداخل والخارج، وكان الزجاج يفصل بين الغلافين المعدنيين الموصلين للكهرباء باعتباره مادة عازلة، ما وفر إمكانية تخزين الكهرباء بكفاءة عالية.

 

وتم شحن الأوعية بالكهرباء الساكنة عن طريق ملامسة مقبض معدني خارج الوعاء بمنبع للكهرباء الساكنة.

كما قام (بنجامين فرانكلين) ( 1706 – 1790 ) بتجربة شهيرة في عام 1752 تتعلق بإطلاق طائرة ورقية أثناء طقس عاصف، لكن القليل من المتابعين عرفوا أن (فرانكلين) كان يحاول من خلال تلك التجربة تخزين الكهرباء التي تولّدها الغيوم في "وعاء لايدن" .

وعندما مرت غيمة عاصفة فوق طائرة (فرانكلين) الورقية، تسربت الشحنات السالبة في تلك الغيمة إلى الطائرة عبر خيوط الطائرة إلى مفتاح ومن ثم إلى "وعاء لايدن" الموصول بالمفتاح بواسطة سلك معدني رفيع.

 

ولم يتأثر (فرانكلين) بالشحنات السالبة لأنه كان ممسكاً بخيط حريري جاف عزله عن الشحنات السالبة في المفتاح.

وفي وقتنا الحالي نستخدم جهازاً يُسمى " المكثِّف " وظيفته تخزين الشحنة الكهربائية.

وتُستخدم مكثفات صغيرة في أجهزة التلفزيون والحواسب، وتتألف هذه المكثفات من صفائح معدنية رقيقة تفصل بينها طبقات بلاستيكية رقيقة إضافة إلى تلحيم أسلاك موصلة بتلك الصفائح المعدنية.

 

وتعمل المكثفات تقريباً عمل الأبراج (الخزانات) المائية، التي تقوم بتخزين ضغط الماء عندما تزيد كميات الماء عن حاجة المدينة، حيث تُخزّن الكميات الزائدة في أبراج الماء.

وفي أوقات الحاجة، يتدفق الماء الزائد من البرج كي يرفع من ضغط الماء. ويقوم المكثف بتخزين الإلكترونات بالطريقة ذاتها ثم يحررها في مرحلة لاحقة.

 

إن اكتشاف طريقة يتم من خلالها تخزين الشحنات الكهربائية كان خطوة كبيرة نحو الأمام بالنسبة لعلماء القرن الثامن عشر وسعيهم لاكتشاف الكهرباء .

وفي هذا النشاط ستتاح لك فرصة استنساخ ما قاموا به من خلال صنع "وعاء لايدن" خاص بك وتخزين شحنة كهربائية في داخله لاستخدامها من أجل صنع صاعقة مصغرة .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]