1- صنع مكشاف كهربائي لإظهار تجمع شحنة كهربائية (كهرباء ساكنة).
2- استخدام مكشافك الكهربائي لتخزين الكهرباء الساكنة.
الأدوات التي تحتاجها:
– إناء زجاجي
– كرتون
– قلم رصاص
– قطعة سلك سميك بطول
– 5 – 6 بوصات( 13 – 15 سم )
– رقاقة ألمنيوم
– شريط لاصق
– مشط بلاستيكي
خطوات العمل:
1- ضع الإناء الزجاجي بشكل مقلوب على لوح الكرتون وارسم دائرة حول حافة الإناء بقلم الرصــاص. قص الدائرة التي قمت برسمها على الكرتون .
2- اثنِ السلك على شكل طوق وأدخل طرفيه في الدائرة الكرتونية. تأكد من أن طرفي السلك بارزان بحوالي 1 بوصة ( 2.5 سم ) من الدائرة.
3– قم بتجعيد قطعة من رقائق الألمنيوم بحيث تشكّل منها كرة والصقها على أعلى السلك .
4- قص شريحة من رقاقة الألمنيوم طولها حوالي 4 بوصات (10سم) وعرضها نصف بوصــة (1سم). اطوها نصفين ثم علقها على طول السلك. قم الآن بتثبيت الغطاء الكرتوني على الإناء. بحيث تتدلى الشريحة إلى منتصف الإناء من دون أن تلامس الزجاج أو أن تتلامسا معــاً .
5- افرك المشط البلاستيكي خمس إلى عشر مرات بكنزة صوفية أو مرره عدة مرات على شعرك، ضع المشط المشحون ببطء فوق كرة رقاقة الألمنيوم الواقعة فوق المشكاف الذي قمت بصنعه. ستلاحظ أن طرفي شريحة رقاقة الألمنيوم داخل الإناء أخذا في الارتفاع، وكلما كان المشط أكثر قرباً من رقاقة الألمنيوم زاد ارتفاعهما.
6- المس الكرة لفترة قصيرة بيدك الثانية وأنت تضع المشط قرب كرة الألمنيوم ثم أبعدها. ستلاحظ أن طرفي الشريحة سيعودان إلى وضعهما السابق. ابعد المشط ببطء عن المكشاف، ستلاحظ أن الشريحتين بدأتا بالارتفاع من جديد من دون الرجوع إلى مكانهما.
ارسم تدريجات على طبق من الكرتون الأبيض بحيث يبلغ الفاصل بين التدريجات ربع بوصة (0.5 سم).انزع الغطاء الكرتوني من أعلى المكشاف وضع مقياسك المُدرّج الذي رسمته على الكرتون داخل الإناء الزجاجي خلف شريحتي الألمنيوم.
ضع المقياس بطريقة تمكّنك من قراءة الأرقام بوضوح على التدريجات خلف الشريحتين .حاول الآن أن تشحن أجساماً مختلفة عن طريق دلكها بقطعة قماش ثم استخدم التدريجات لتحديد مدى ارتفاع الشريحتين.
حاول أن تقوم بدلك كل جسم خمس مرات في البداية ثم عشر مرات ولاحظ المسافة التي ترتفع إليها الشريحتان .
تحليل النشاط:
عندما قمت بدلك المشط البلاستيكي، أصبح المشط مشحوناً بشحنات موجبة (أي أنه فقد إلكترونات).
وعندما وضعته فوق كرة الألمنيوم، " جذب " المشط ذو الشحنات الموجبة الإلكترونات من الكرة نحوه، ولأن الرقاقة المعدنية كانت ملامسة للسلك المعدني وأيضاً للشريحتين.
انسحبت الإلكترونات نحو الأعلى من خلال شريحتي رقائق الألمنيوم والسلك باتجاه كرة الألمنيوم، حيث زودتها بشحنة سالبة.
ولكن عندما تركت الإلكترونات طرفي الشريحتين، أصبحتا مشحونتين بشحنة موجبة. وبما أنهما كانتا تملكان الشحنة نفسها فقد تنافرتا .
عندما لمست كرة الألمنيوم، مرّت شحناتها السالبة من خلال جسمك إلى الأرض ، ويسمى ذلك " التأريض " أو تفريغ الشحنة بالأرض.
إن الكرة الأرضية جسم كبير لا يمكن أن يُشحن، حيث تقوم على الفور بامتصاص الشحنة الكهربائية التي تلامسها. وعندما قمت بتأريض الكرة عند ملامستك إياها، سقطت شريحة الألمنيوم لأن الإلكترونات اندفعت نحو الكرة من الأرض فألغت الشحنات الموجبة على شريحة الألمنيوم.
وعندما أبعدت المشط ، ظلت بعض الإلكترونات الزائدة من المشط موجودة ، ما جعل شريحتي الألمنيوم تبتعدان عن بعضهما.
إذا جربت أن تمشي على سجادة ثم تمسك مقبض الباب ستشعر بصعقة كهربائية.
وإذا كنت تسير في جو بارد وترتدي قبعة صوفية، فما إن تخلع القبعة حتى ترى أن شعر رأسك قد انتصب واقفاً. هذان مثالان على أثر الكهرباء الساكنة غير المألوف.
تقوم الخلايا والبطاريات (كما رأينا في النشاطين 1 و 2) بتخزين التيار الكهربائي وتنقله حول الدارة. تسمى الكهرباء التي تنتقل حول الدارة " التيار الكهربائي ".
وقد استُعمل التيار الكهربائي على النحو الذي نفهمه الآن منذ نهاية القرن الثامن عشر، واقتصرت معرفة الناس بالكهرباء قبل تلك الفترة على النوع الذي لا ينتقل ضمن الدارة الكهربائية التي نعرفها اليوم، أو ما يسمى بالكهرباء الساكنة.
الكهرباء اللاصقة
تحتوي كل ذرّة عادة على عدد الجسيمات ذاته التي يطلق عليها اسم البروتونات والإلكترونات. البروتونات هي جسيمات لها شحنة موجبة، بينما الإلكترونات هي جسيمات لها شحنة سالبة.
وتقوم البروتونات والإلكترونات بموازنة بعضها بعضاً، غير أنه يمكن إزالة الإلكترونات أحياناً عن الذرّات. فعلى سبيل المثال، عندما تقوم بفرك بالون على شعرك.
تقفز الإلكترونات من شعر رأسك إلى البالون، ويصبح البالون في هذه الحالة محتوياً على عدد زائد من الإلكترونات ونقول عندئذٍ أنه يملك شحنة من الكهرباء الساكنة.
ولأن البالون الآن أصبح يملك عدداً من الإلكترونات، يفوق عدد البروتونات، فهو ذو شحنة سالبة، أما شعرك فقد أصبح عدد البروتونات فيه أكثر من الإلكترونات، وبهذا فهو ذو شحنة موجبة.
وينجذب البالون ذو الشحنة السالبة إلى أي جسم ذي شحنة موجبة، مثل الثياب أو الجدار، ويلتصق بها.
سريان الالكترون
ما علاقة هذا كله بالصعقة الكهربائية أو انتصاب الشعر؟
عندما تخلع قبعتك الصوفية، فإنها تحتك بشعرك وتنتقل بعض الإلكرتونات من شعرك إلى القبعة ، فيصبح شعرك كله مشحوناً بشحنة موجبة (لأن كل شعرة فقدت إلكتروناتها).
وبما أن الأجسام التي تمتلك الشحنة نفسها تتنافر عن بعضها، فإن الشعر أيضاً يحاول الابتعاد قدر الإمكان عن بعضه بعضاً .
وأبعد مسافة تستطيع الشعرات أن تبلغها هي أن تنتصب على رأسك مبتعدة عن بعضها بعضاً.
أما بالنسبة للصعقة التي تعرضت لها بعد مشيك على السجادة وإمساكك قبضة الباب .
فإن الإلكترونات انتقلت من السجادة إلى جسمك، فأصبحت تملك شحنة سالبة (كمية زائدة من الإلكترونات).
وعندما لامست يدك قبضة الباب، قفزت الإلكترونات منك إلى قبضة الباب فشعرت بالصعقة.
الكهرباء في الغيوم
تحتك جسيمات الماء أو الجليد في الغيوم العالية مع بعضها بعضاً فتصبح مشحونة بالكهرباء الساكنة. ومع مرور الوقت يصبح الجزء الأعلى من الغيوم مشحوناً بشحنة موجبة (أي أنه يفقد إلكترونات)، بينما يصبح الجزء السفلي منها ذا شحنة سالبة (أي أنه يكسب إلكترونات).
وعندما يصبح الفرق بين الشحنة العلوية والشحنة السفلية كبيراً يجري تفريغ الشحنة الكهربائية، فيحدث البرق.
وفي الوقت نفسه تجذب الجسيمات ذات الشحنة السالبة في أسفل الغيوم الجسيمات الموجبة الموجودة على الأرض فينطلق وميض برق أصفر باتجاه الغيوم تسري الإلكترونات بسهولة عبر المعادن ذات البنية (البلورية) العادية.
لذلك نجد أن الأسلاك المعدنية تنقل التيار الكهربائي بكفاءة عالية جداً، ويطلق على هذه المواد اسم موصلات أو ناقلة لأنها تُوصل تنقل الكهرباء .
أما المواد الأخرى، مثل البلاستيك والمطاط والملابس والشعر فتكون ذرّاتها متراصة بحيث لا تستطيع إلكتروناتها الانتقال بحرية وحمل التيار، ما يجعلها موصلات رديئة للكهرباء.
وتسمى الموصلات الرديئة " العوازل " لأنها تعزل (أو تحمي) الأشخاص من أخطار التأثيرات الكهربائيـة. وتغطي الأسلاك الكهربائية المستخدمة من أجل نقل التيار الكهربائي بغلاف بلاستيكي لكي تحول دون تعرضنا لخطر الصعقة الكهربائية.
يعتمد التيار الكهربائي على قدرة الشحنة (الإلكترونات الزائدة) للانتقال من مكان إلى آخر عبر الأسلاك الموصلة.
وتتولد الكهرباء الساكنة عادة عندما تتجمع الشحنة في مكان واحد بسبب عدم قدرتها على السريان إلى مكان آخر.
فعندما تقوم بدلك البالون المطاطي المكون من مادة عازلة تبقى الإلكترونات الزائدة( ذات الشحنة السالبة ) على البالون لأن البلاستيك والهواء المحيط به ناقلان رديئان للكهرباء .
ونلاحظ أن الكهرباء الساكنة تكون أكثر حدوثاً خلال فصلي الخريف والشتاء عندما يكون الهواء جافاً على نحو كبير، أما خلال أشهر الصيف فيكون الهواء أكثر رطوبة.
ويساعد الماء الزائد في الهواء على انتقال الإلكترونات على نحو أسرع، لذلك لا تستطيع الأجسام حشد الكثير من الشحنات الساكنة.
نستطيع من خلال المكشـــاف الكهربائي معرفة فيما لو أن جسماً ما يحتوي على شحنة كهربائية أم لا، وفي هذا النشاط يُمكنك صنع مكشاف واستخدامه لاختبار مدى احتفاظ الأجسام المختلفة بالشحنات الكهربائية .
رش الكهرباء الساكنة
تقوم الطائرات الزراعية برش الأسمدة أو المبيدات الحشرية فوق المزارع.
وللتأكد من عدم تطاير تلك الأسمدة أو المبيدات، تُزوّد المبيدات أو الأسمدة بشحنة كهربائية سالبة، حيث تنجذب الأسمدة أو المبيدات المزودة بشحنات سالبة نحو النباتات أو التربة التي تكون محايدة أو ذات شحنة موجبة، وبهذا تسقط المواد الكيماوية على الأرض بدلاً من تطايرها في الهواء.
1- صنع مُركِّم (مُكدَّس) فولتية بالاعتماد على نموذج (أليساندرو فولتا) لعام 1800.
2- استعمال نقود معدنية نحاسية وحديدية كقطبين وعصير الليمون كوسيط كيميائي من أجل إنتاج التيار الكهربائي.
3- قياس التيار بواسطة الأميتر.
الأدوات التي تحتاجها:
– منديل ورقي ماص
– مقص
– عصير ليمون
– صحنان بلاستيكيان
– أسلاك كهرباء مزودة بملاقط مسننة
– 5 – 10 قطع نقدية نحاسية
– عدد مماثل من القطع النقدية المصنوعة من الزنك
– فولتميتر
خطوات العمل:
1- قصّ المنديل الورقي على شكل قطع مربعة 1 بوصة ( 2.5 سم ) . وتحتاج إلى 5 -10 قطع من المناديل.
2- اغمس قطع الأوراق لتشرب عصير الليمون.
3- علِّق نهاية السلك الكهربائي بقطعة نقد نحاسية، ثم قم ببناء طبقات متتالية مبتدئاً بقطعة النقد النحاسية تليها قطعة ورق ثم قطعة نقد من الزنك تليها قطعة ورق فقطعة نحاسية تليها قطعة ورق وهكذا دواليك، وبهذا سيكون لديك قطعة نحاسية وأخرى من الزنك بين كل مربعين ورقييــن. وكبداية استعمل خمس قطع نقدية من كلا المعدنين
4- صِل نهاية السلك الآخر بقطة النقد في الأعلى .
5- تأكد من أن جميع الطبقات المتكدسة متلامسة. وقد تحتاج إلى إحكام تماسكها مع بعضها عن طريق الضغط عليها بقوة بواسطة الملقط المسنن. الآن اربط الطرفين الآخرين للأسلاك بالفولتميتر أو الأميتر، وإذا لم تشاهد أي قراءة على شاشة القياس أو أن الإبرة أخذت تتحرك باتجاه القطب السالب، فينبغي عليك تغيير التوصيل.
6- كرر التجربة باستخدام المزيد من النقود، وفي كل مرة سجل القراءات التي تظهر على جهاز القياس كي تتمكن من مقارنتها في وقت لاحق .
7- إذا لم يتوافر لديك جهاز أميتر، الجأ إلى تعتيم الغرفة بصورة كاملة ولامس نهايتي الملقط المسنن ببعضهما البعض. ستشاهد شرارة صغيرة . هل تتغير الشرارة عندما تضيف المزيد من النقود
بعد أن قمت بصنع المُركِّم الفولتي أو مُركِّم الفولتية (البطارية) عن طريق استخدام القطع النقدية المعدنية، ربما تحتاج إلى إجراء التجربة باستخدام معادن ومواد مختلفة.
حاول صنع مُركِّمات مختلفة وقارن مقدار الجهد الكهربائي الذي يمكنك توليده في كل تجربة.
من السهل الحصول على هذين النوعين من براغي الزنك ومسامير الحديد بأسعار رخيصة كبدائل عن المواد الأخرى المستعملة في التجربة. ورغم أن تكديسها ليس سهلاً.
إلاّ أنه يُمكن تكديسها (كما هو مبين أدناه)، بقليل من العناية، وتأكد من أن المناديل الورقية تلامس المسامير الموضوعة في الأعلى والأسفل.
وكي تفهم كيفية عمل المُركِّم، حاول أن تستخدم مُركِّماً مصنوعاً بشكل كامل من القطع النقدية النحاسية.
ستكتشف أن هذا النوع من المُركَّمات لا يولّد أي كهرباء على الإطلاق، وبدلاً من استخدام عصير الليمون، جرّب استعمال سوائل أخرى ذات حموضة خفيفة كوسط كيميائي ناقل.
جرب مثلاً استخدام الماء المالح (قم بإذابة الملح بكمية من الماء الساخن)، أو الخل أو الماء أو الكولا أو عصير البرتقال.
قم بقياس الجهد الكهربائي المتولد في كل مُركِّم استخدمت فيه أحد هذه السوائل. أي منها استطاع إنتاج جهد كهربائي أكبر؟
تحليل النشاط:
لعلك شعرت بالدهشة لدى اكتشافك كمية الكهرباء التي استطعت توليدها باستخدام عدد قليل من قطع النقود المعدنية وكمية قليلة من عصير الليمون.
لا بد أنك لاحظت أيضاً أن الجهد الكهربائي الذي حصلت عليه باستخدام النقود المعدنية يمكن أن يرتفع لو أنك زدت من عدد تلك القطع النقدية.
ولو أنك رسمت مخططاً بيانياً وضح مقدار الجهد الكهربائي المتولد مقابل العدد الكلي للقطع النقدية في كل مُركِّم، لوجدت أن الخط البياني مستقيم نوعاً ما.
وعندما تقوم بوصل أحد المُركِّمات بالدارة، على سبيل المثال، عن طريق وصله بأميتر، يحدث تفاعل كيميائي.
ويحصل هذا التفاعل عندما تلتقي القطع المعدنية النحاسية مع المناديل الورقية المتشربة بالحمض (الإلكتروليت) فتتولد الإلكترونات .
وتحتوي جميع الإلكترونات على شحنات سالبة، وهذه الإلكترونات السالبة تتنافر (تدفع بعضها بعضاً).
نتيجة لذلك تندفع بعض هذه الإلكترونات باتجاه القطب النحاسي ، تاركةً عدداً قليلاً جداً منها عند القطب الآخر.
وبالتالي يصبح القطب النحاسي مشحوناً بشحنة سالبة. بينما تصبح الشحنة موجبة في القطب المغطى بالزنك .
ولأن كل قطب من أقطاب الزنك في المُركَّم يلامس القطب النحاسي المجاور له، تتدفق الإلكترونات من النحاس نحو الزنك.
وبهذه الطريقة تسري الإلكترونات في جميع أجزاء المُركِّم، ثم تمر عبر الدارة الخارجية (الأميتر) وتعود إلى داخل المُركِّم.
وإن أي قطع في الدارة مثل عدم ملامسة النقود المعدنية لبعضها بعضا أو فقدان إحدى قطع المناديل الورقية يمنع دوران الإلكترونات، وبالتالي لن يحدث أن سريان كهربائي. وعندما يحصل هذا الأمر، نقول أن الدارة الكهربائية غير كاملة أو مقطوعة.
إن المُركِّم الذي قمت بصنعه في هذا النشاط يماثل المُركِّم الأصلي الذي صنعه (فولتا).
ولقد قام (فولتا) أيضاً ببناء نوع آخر من المُركِّمات باستخدام أكواب من الماء المالح – كإليكتروليت (وسط كيميائي) – وشرائح معدنية – كأقطاب .
كان مُركِّم (فولتا) أحد تجاربه اللاحقة، فقد اخترع (فولتا) في مرحلة سابقة من عمله جهازاً لكشف الشحنة الكهربائية، والذي يمكنك صنعه بنفسك في النشاط القادم.
ما العمل لو أن المُركِّم الذي قمت بصنعه لم يعمل ؟
ربما يكون السبب في عدم مرور التيار في أحد أجزاء الدارة.
حاول أولاً أن تنظف النقود المعدنية،ثم تأكد من أن جميع الأجزاء المكونة للمُركِّم ملامسة لبعضها البعض، وأن جميع القطع الورقية مشبعة بعصير الليمون.
قياس الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي
يقاس الجهد الكهربائي (الفولتيه) بوحدات تسمى الفولت (V).
تنتج البطارية الصغيرة فرق جهدٍ كهربائي يقارب 1.5 فولت بينما تنتج بطارية الرصاص الحمضي التي تستخدمها السيارات حوالي 12 فولتاً.
ويبلغ جهد التيار في معظم المنازل في الولايات المتحدة 110 فولتات ( 240 في الكويت وفي بقية الدول العربية ).
وتقاس شدة التيار الكهربائي بوحدات يطلق عليها الأمبير (A)، نسبة إلى العالم الفيزيائي والرياضي (أندريه ماري أمبير) ( 1775 – 1836 ) .
وإن تياراً شدته 1 أمبير يعد كبيراً، أما شدة التيار التي نحصل عليها في تجاربنا في هذا الكتاب لا تتجاوز بضعة " ميلي أمبيرات " علما أن " الميلي أمبير " يساوي واحد من ألف من الأمبير .
بطارية سيارة
تحتوي معظم السيارات على بطارية 12 فولتاً تضم مُركِّماً مؤلفاً من ست خلايا كل منها يساوي 2 فولت.
وفي داخل هذه الخلايا خليط من الرصاص والحمض مهمته توليد الكهرباء، وتضم كل خلية في المُركِّم لوحاً من الرصاص ولوح ثاني أكسيد الرصاص وحمض الكبريت (سائل شديد الحموضة) .
وعلى عكس بطاريات الخلايا الجافة التي يكون فيها الإلكتروليت عبارة عن معجون.
يُمكن أن يعاد شحن هذه الخلايا " السائلة " ، لذلك ليس من الضروري استبدال بطارية السيارة بالطريقة ذاتها التي نستبدل فيها بطارية الضوء الكاشف أو مصباح الجيب أو غيره من الأجهزة البسيطة الأخرى.
وتقوم بطارية حمض الرصاص بإمداد السيارة بالطاقة الكهربائية اللازمة، ويُعاد شحنها من خلال الطاقة المتولدة أثناء حركة السيارة.
لا يُمكن لخلية واحدة بمفردها أن توفر كمية كافية من الكهرباء لتشغيل معظم أدواتنا الكهربائية.
ولكي تقوم بتوليد كمية كافية من القدرة الكهربائية، لابد من تكديس عدة خلايا مع بعضها بعضاً على شكل أكوام متراصة تسمى المُركِّمات .
تُعد الخلايا الكهربائية، كخلية الليمون التي صنعتها في النشاط رقم 1، وحدات أساسية لتخزين الكهرباء. إن البطارية 1.5 فولت كتلك التي تستخدمها لتشغيل جهازك الستيريو هي عبارة عن خلية أحادية.
ولكن كما لاحظت في النشاط السابق، لا تقوم الخلية الأحادية بتخزين كمية كبيرة من الكهرباء، لهذا فإن معظم المصابيح اليدوية وأجهزة الستيريو الشخصية وغيرها من الأجهزة التي تعمل بالبطارية تستخدم عدة بطاريات.
إن أولى البطاريات كانت تتألف من كميات مكدسة من الخلايا المنفردة، ويطلق على تلك الكميات مصطلح المُركِّمات .
إن أول خلية كهربائية كانت في الحقيقة عبارة عن مُركِّم فولتي، قام بصنعه في عام 1800 العالم الفيزيائي الإيطالي ( أليساندرو فولتا ) ( 1745 – 1827 ).
وكان اختراعه ذاك أول منبع للتيار المستمر، ويشار إليه أحياناً بكلمة المرُكَّم الفولتي (تُنسب كلمة Volt و Voltage باللغة الإنكليزية إلى العالم " فولتا ").
وقد صنع مُركِّم فولتا على شكل شطيرة تحتوي على أقراص فضية متعاقبة (الأقطاب الموجبة) تفصل بينها أقراص كرتونية مشبعة بالماء المالح وأقراص من الزنك (الأقطاب السالبة).
وقد لقي مُركِّم فولتا اهتماماً فورياً نظراً لما وفره من إمكانية انتاج تيار كهربائي عالٍ لأول مرة. ما مهد الطريق لاستخدامات كهربائية أوسع وأعم.
اعتمدت تجارب (فولتا) على ما قام به عالم إيطالي آخر مختص في مجال التشريح يدعى (لويجي جالفاني ) ( 1737 – 1798 ).
وقد اكتشف (جالفاني) أنه إذا قام بتعليق ساق ضفدع ميت بخطاف حديدي ثم لمسه بمعدن مختلف، فإن الساق سترتعش .
اعتقد (جالفاني) أن ارتعاش ساق الضفدع كان سببه نوعاً من أنواع الكهرباء " الحيوانية " المختزنة داخل الضفدع، لكن (فولتا) أثبت العكس حين أظهرت تجاربه أن المعدنين المختلفين المنفصلين بواسطة السائل الموجود داخل ساق الضفدع قاما بتوليد الكهرباء.
وقد ارتعشت ساق الضفدع لأن الكهرباء سرت خلالها، وليس لأن الساق حررت طاقة كهربائية مختزنة.
إن مُركِّم فولتا مشابه تماماً للبطارية، إذ أنه، كالبطارية، يتألف من عدد من الخلايا المختلفة.
وفي مُركِّم فولتا كانت كل طبقة من أقراص الفضة والزنك والورق المقوى المشبع بالماء المالح تكوّن خلية واحدة، وكما هو الحال في بطارية الليمون التي صنعتها بنفسك.
تتولد الكهرباء عندما يجري وصل المُركِّم بالدارة ، وتبدأ عندها تفاعلات كيميائية في الماء المالح وتتدفق الإلكترونات عبر البطارية حيث يتولد التيار الكهربائي.
لويجي جالفاني ( 1737 – 1798 )
يُبيّن هذا الرسم التوضيحي التجارب المختلفة التي أجراها (لويجي جالفاني) على الكهرباء وعضلات الضفدع، وفي كل تلك التجارب التي أُجريت ، أدى وصل ساق الضفدع بمعدنين مختلفين إلى ارتعاش عضلاته.
وقد ظن (جالفاني) أن سبب حدوث ذلك الارتعاش إنما يعود إلى الكهرباء المختزنة في عضلات الضفدع.
وبعد سنوات عديدة جاء (أليساندرو فولتا) ليبيّن أن ساق الضفدع كانت في الحقيقة تنقل الكهرباء ولا تختزنها .
ويوضح الرسم المنقوش في الأعلى كتـــاب (جالفاني) عام 1791 بعنوان "شرح القوة الكهربائية في حركة العــضلات " .
البطاريات الحديثة
إن استخدام المُركِّم بدلاً من الخلية الأحادية ، يفسح المجال لإنتاج تيار كهربائي أعلى جهداً يكفي لتشغيل أكبر عدد ممكن من الأجهزة الكهربائية.
فعلى سبيل المثال، تعمل العديد من أجهزة الراديو بواسطة بطاريات 9 فولتات مكوّنة من ست خلايا 3 فولتات في كل مُركِّم، بينما تحتوي بطارية السيارة 12 فولتاً على ست خلايا 2 فولت ضمن كل مُركِّم.
وتسمى البطاريات التي تُستهلك فيها المواد الكيميائية "الخلايا الأساسية" ويُمكن إعادة استعمال بعض هذه البطاريات عند تمرير تيار كهربائي فيها في الاتجاه المعاكس لعمل الخلية العادي، ويطلق على هذه البطاريات اسم الخلايا الثانوية أو البطاريات القابلة للشحن.
وإن معظم البطاريات المستخدمة في الأجهزة ذات الاستعمال اليومي تنتمي إلى الخلايا الأساسية ، أما البطاريات التي تستخدم في السيارات وغيرها من الآليات فهي خلايا ثانوية.
وتستطيع هذه البطاريات إنتاج كهرباء ذات تيار عالي الشدة من أجل بدء تشغيل المحرك، إلا أنها تضعف بسرعة وتحتاج إلى إعادة شحن بصورة مستمرة .
في هذ النشاط ستقوم بنصع مُركِّم فولتي يشبه إلى حد كبير المُركِّم الأول (الفولتا)، وبدلاً من ساق الضفدع أو الفضة، سيتكون المُركِّم الذي ستقوم بصنعه من النقود المعدنية.
يستخدم هذا الجهاز لقياس شدة التيار الكهربائي ويعرضه على الشاشة مُقاساً بالأمبير، بينما يُقاس الجهد بجهاز آخر يسمى الفولتميتر ويعرض القياس بالفولت.
وهناك نوعان من أجهزة قياس التيار الكهربائي والجهد الكهربائي، فبعضها يحتوي على مؤشر قياس يتأرجح على قرص يميناً وشمالاً.
وعند مرور التيار في هذا النوع من أجهزة قياس الكهرباء، يقوم بتوليد قوة مغناطيسية تؤدي إلى تحريك المؤشر مثل حركة إبرة البوصلة.
أما الأشكال الأخرى من أجهزة القياس فهي المقاييس الرقمية التي تعرض النتائج بالأرقام على النحو الذي نستخدمه في هذا النشاط، وهي تقيس التيار والجهد الكهربائي عن طريق لوحات تضم دارت إلكترونية بدلاً من المغناطيس.
3– اختبار جودة أداء بطارية الليمون في ظل ظروف مختلفة.
الأدوات التي تحتاجها:
– ليمونة طازجة
– سلك نحاسي صلب
– مسمار
– مقص أسلاك
– مشبك أوراق
– مقياس جهد فولت أو مقياس التيار الكهربائي
– برغي (لولب) مغطى بالزنك
– أسلاك كهربائية مزودة بملقط مسنن في جميع أطرافها
– نظارات واقية
خطوات العمل:
1- إضغط على الليمونة بلطف بينما تدحرجها على سطح الطاولة. هذه العملية ستحرر العصير الموجود في داخلها. احرص على إبقاء القشرة بحالة سليمة.
2- اقطع سلكاً طوله بوصتين (5 سم) مستعيناً بمقص الأسلاك، وربما تحتاج إلى مساعدة أحد الكبار للقيام بذلك. أدخل السلك بلطف في الليمونة بمقدار بوصة واحدة (2.5سم).
3- افرد مشبك الورق بشكل مستقيم ثم أدخله بمقدار بوصة واحدة (2.5 سم) في الليمونة. حاول أن تجعل مشبك الورق أقرب ما يمكن إلى القطب النحاسي من دون ملامسته .
4- حرّك لسانك داخل فمك بحيث يصبح رطباً ومهيأً للتجربة. الآن دع لسانك يلامس بلطف قطبي السلك في آن واحد. ستشعر بإحساس بسيط بالوخز. لقد بدأت الكهرباء التي ولّدتها الليمونة تسري عبر لسانك !
5- إذا كان لديك فولتميتر أو أميتر ، استخدم الأسلاك الكهربائية المزودة بالملاقط المسننة لربط أحد طرفيها بمشبك الأوراق والآخر بالسلك النحاسي، وإذا انحرف مؤشر القراءة إلى الجهة الخطأ ، فربما تكون قد قمت بتوصيل الدارة بشكل معكوس، وعليك في هذه الحالة تبديل قطبي التوصيل. دوّن القراءة التي تظهر على شاشة جهاز القياس.
قم بنزع بصيلة مصباح صغيرة، حوالي 1.5 فولت من مصباح الإضاءة اليدوي وأوصلها ببطارية الليمون التي صنعتها بنفسك، مستعيناً بالملقط المسنن. هل تحصل على ضوء؟
ربما لن تحصل على إضاءة، والسبب في هذا هو أن الكهرباء التي تولدها بطارية الليمون لا تزيد على 0.5 – 0.75 فولت، وهذا المقدار من الكهرباء لا يكفي لتحريض الإلكترونات عبر بصيلة المصباح التي استخدمتها.
بطارية ليمون متعددة الخلايا
كي تقوم بتوليد المزيد من الجهد الكهربائي حاول أن توصل بطاريتي ليمون أو أكثر معاً على التوالي.
في البداية، اصنع بطارية ليمون ثانية مشابهة لبطارية الليمون الأولى التي قمت بصنعها ، ثم استخدم الملقط المسنن كي تربط القطب المعدني مع إحدى البطاريتين بالقطب النحاسي في البطارية الثانية.
وبهذا تكون قد وصلت البطاريتين على التوالي وحصلت على بطارية ليمون متعددة الخلايا بجهد يبلغ حوالي ( 1.0 – 1.5 فولت ).
تستطيع الآن وصل طرفين محررين في البطارية متعددة الخلايا بمقياس الجهد كي تتأكد من الجهد الكهربائي الناتج.
أبعد مقياس الجهد واربط السلكين ببويصلة المصباح، هل تحصل على ضوء؟
إن كمية الكهرباء التي أنتجتها بطارية الليمون متعددة الخلايا تصل الآن إلى 1.5 فولت، ولكن عليك أن تتذكر أن الجهد الكهربائي يُمثل أحد شيئين نحتاج إليها كي نجعل الدارة تعمل على نحو صحيح.
ما زالت بطارية الليمون قادرة على إنتاج تيار كهربائي ضئيل فقط، ونحتاج إلى تيار أكبر لتسخين السلك النحاسي الدقيق داخل بويصلة المصباح إلى درجة من التوهج وإصدار الضوء.
لكنك قد تكتشف أن بطارية الليمون متعددة الخلايا يمكن أن تُضيء لوحة إشارة رقمية صغيرة أو تُشغّل ساعة رقمية، لأن مثل هذه الأجهزة الدقيقة تحتاج إلى تيار كهربائي ضئيل.
بطاريات الفواكه
كرر التجربة باستخدام الأسلاك نفسها مع أنواع مختلفة من الفاكهة.
ارسم جدولاً وسجل عليه الجهد الذي تحصل عليه من كل فاكهة تقوم باستخدامها، ولكن عليك أن تدرك أنه كلما كانت الفاكهة التي تستخدمها في تجربتك تحوي نسبة أعلى من الأحماض أصبح مقدار الجهد الكهربائي الناتج أعلى قيمة.
كرر التجربة مع أي نوع من أنواع الفاكهة باستخدام أسلاك معدنية مختلفة، حاول مثلاً استخدام قطب نحاسي وآخر من الألمنيوم (يمكنك لف الألمنيوم حول عود تنظيف أسنان من أجل غرسة في الليمونة).
أو حاول استخدام قطب نحاسي وآخر من القصدير (استعمل برغياً أو لولباً مغلفاً بالقصدير) . أي من هذه الأقطاب ينتج كمية أكبر من الجهد الكهربائي ؟
بطارية يدوية
إذا كان لديك صفيحة صغيرة من النحاس وأخرى من الألمنيوم (يمكنك شراؤها من أحد محلات الخردوات)، حاول أن تصنع منها بطارية أكثر بساطة.
اربط أحد الملقطين المسننين في سلكي التوصيل بكلتا الصحيفتين. اربط الطرف الآخر من الأسلاك بمقياس التيار الكهربائي، ولكي تكمل الدارة، ضع يديك على إحدى الصفيحتين واليد الثانية على الصفيحة الأخرى.
إن العرق الموجود على يديك يعمل كمحلول كيميائي ناقل للكهرباء ويقوم بتزويد كمية كافية من الإلكترونات لتوليد مقدار ضئيل من التيار الكهربائي. هل أظهر مقياس التيار الكهربائي أي قراءة؟
تحليل النشاط:
إن بطارية الليمون التي قمت بصنعها مؤلفة من خلية واحدة ، وكانت تعمل مثل البطاريات أحادية الخلية التي تستخدمها لتشغيل جهاز الستريو الشخصي أو مصباح الجيب أو غير ذلك من الأجهزة الكهربائية المحمولة.
تتكون جميع الخلايا من إليكتروليت (محلول كيميائي ناقل) على شكل سائل أو معجون أو مادة صلبة ، وقطب موجب وقطب سالب .
والإلكتروليت هو عبارة عن حمض يعمل كمدخرة أو خزان للإلكترونات. يتفاعل القطب السالب مولداً دفقاً من الإلكترونات ، بينما يتلقى القطب الموجب هذه الإلكترونات .
وعندما يوصل القطبان بالدارة أو بأحد الأجهزة المراد تشغيلها تتدفق الإلكترونات من السالب إلى موجب مولدة تياراً كهربائياً.
وفي تجربة بطارية الليمون أحادية الخلية كان العصير الحامض داخل الليمونة بمنزلة الإلكتروليت، وكان السلك النحاسي هو القطب الموجب المتلقي للإلكترونات، بينما كان مشبك الورق المعدني يمثل القطب السالب المنتج للإلكترونات .
وعندما لامس لسانك القطبين الكهربائيين أو قمت بوصلهما بجهاز القياس اكتملت الدارة الكهربائية وحدث تفاعل كيميائي داخل الليمونة.
تجمعت الطاقة الناتجة عن الإلكترونات الموجودة داخل ذرّات عصير الليمون عند القطب السالب ثم تدفقت حول الدارة نحو القطب الموجب، وكان ذلك هو التيار الكهربائي المتدفق عبر الدارة.
ما العمل لو أنني لم أشعر بأي إحساس بالوخز في لساني ؟
أولاً، عليك التأكد من أنك تستخدم ليمونة طازجة ونديّة من الداخل، وربما تحتاج إلى استخدام ليمونتين كي تحصل على ليمونة مشبعة بالعصير من الداخل.
ضع السلكين بشكل متقارب وتأكد من رطوبة لسانك قبل ملامسته لهما .
وفي بعض الأحيان يساعد استخدام سلك نحاسي سميك على تسهيل الإحساس بوخز التيار الكهربائي المتدفق.
نصائح للسلامة
إن كمية الكهرباء التي تولدها الليمونة لا تسبب أي ضرر، لكن إحذر عند ملامسة لسانك للأسلاك من إصابتك بأي جروح.
بطارية الليمون
إن مصدر الكهرباء في خلية الليمون، هو تدفق الإلكترونات حول الدارة.
تتجمع الإلكترونات الإضافية في الليمونة في الطرف النهائي لمشبك الورق القطب السالب، ثم تتدفق إلى نهاية السلك النحاسي القطب الموجب، حيث توجد كمية قليلة من الإلكترونات.
ولا تحتاج إلى سلك لإتمام الدارة، لأن الدارة قد اكتملت عندما لامست القطبين بلسانك.
الدارة هي المسار الذي تسلكه الكهرباء أثناء تدفقها أو سريانها، هناك نوعان من الدارات: الدارات المتوالية والدارات المتوازية.
وتكون الأجزاء في دارات التوالي ( 1 و 2 )، كما هو الحال في توصيل مصابيح الإنارة، موصولة على دارة حلقية واحدة، وإذا ما حصل قطع في أي جزء من دارة التوالي، لا يتدفق أي تيار في الدارة على الإطلاق.
أما في دارات التوازي ( 3 ) فيتصل كل جزء بصورة مستقلة بمصدر الإمداد بالطاقة، وإذا تعرض أي جزء من الدارة لعطل ما، تظل بقية الأجزاء في وضع التشغيل .
ومن المفيد أن نربط الأجزاء معاً على التوالي لأن التيار يكون متماثلاً في جميع أنحاء هذا النوع من الدارات، أما في دارات التوازي فيكون التيار الكهربائي موزعاً بين جميع الأجزاء الموصول بها .
البطارية عبارة عن حزمة أو مجموعة سهلة المنال من الكهرباء المخزّنة، التي يمكن استخدامها من أجل تشغيل الأجهزة المحمولة.
وتتكون معظم البطاريات من وحدة أو وحدات صغيرة تسمى الخلايـــــــــا. ويمكن تصنيع تلك الخلايا من بعض المواد المثيرة للدهشة.
تستمد الأجهزة الكهربائية في منازلنا، كالبرادات وأجهزة التلفزيون والحواسب ، طاقتها التشغيلية من مصادر الكهرباء الرئيسة أثناء وصلها بالمقابس الكهربائية .
وإذا أردت إمداد أحد الأجهزة الكهربائية المحمولة ، مثل أجهزة الستيريو الشخصية أو الألعاب الحاسوبية الصغيرة بالكهرباء ، فإنك ستحتاج إلى طاقة كهربائية محمولة مخزنة داخل بطاريات .
وللبطاريات أشكال وأحجام مختلفة، وتشترك جميعها بخاصية تخزين الطاقة الكيميائية وتحويلها إلى طاقة كهربائية .
تنتقل هذه الطاقة بعدئذ من البطارية وإليها عبر بعض الأسلاك حول مسار يؤدي إلى الجهاز الذي تريد تشغيله، ويسمى هذا المسار الدارة.
ولا تتدفق الكهرباء إلا بوجود دارة كاملة ، وإن أي قطع في هذه الدارة الكهربائية سيؤدي إلى توقف تدفق الكهرباء حول المسار المؤدي إلى الجهاز.
وهناك عاملان لا بد من توافرهما كي تعمل الدارة، وهما التيار والجهد الكهربائي (الفولتية).
يمُثل التيار كمية الطاقة الكهربائية السارية المحمولة بواسطة الإلكترونات حول الدارة . وتمرّ الإلكترونات بين نقطتين بسبب فرق الجهد الكهربائي بين هاتين النقطتين.
هذا الفرق هو الجهد الذي يُقاس بالفولت (وحدة الجهد)، لذلك فإن الجهد الكهربائي أشبه ب " الركلة " التي تدفع الإلكترونات كي تبدأ تدفقها .
يُطلق على الجهد الكهربائي للبطارية مصطلح (القوة الدافعة الكهربائية). وذلك لأن سريان التيار الكهربائي لا يتم إلا بوجود فرق الجهد هذا .
ويمكن قياس فرق الجهد عن طريق جهاز يُعرف باسم الفولتيمتر (مقياس الجهد الكهربائي).
إن الوحدة الأساسية في إنتاج الكهرباء هي الخلية . تعمل الخلايا كالمضخات، حيث تدفع الإلكترونات للتدفق وتوليد الكهرباء. ولكل نوع من الخلايا جهد محدد.
فالبطارية يمكن أن تتألف من خلية واحدة أو عدة خلايا متراكمة . وتسمى البطاريات التي تضم خلية واحدة (البطاريات أحادية الخلية) .
وكل بطارية 1.5 فولت كالتي نستخدمها في مصباح الجيب الكهربائي هي بطارية أحادية الخلية. كما أن البطاريات الصغيرة الدائرية التي نستخدمها لتشغيل ساعات اليد الرقمية هي أيضاً بطاريات أحادية الخلية .
أما البطاريات الكبيرة مثل بطاريات 9 فولتات وبطاريات السيارات فتتألف من العديد من الخلايا المتراصّة.
تتدفق الكهرباء التي تنقلها الإلكترونات في الخلية الواحدة أو البطارية دائماً من طرف يسمى القطب أو طرف التوصيل السالب ( – ) إلى الطرف الآخر الموجب ( + ) الذي يطلق عليه اسم القطب أو طرف التوصيل الموجب.
وتتكون البطاريات التي نستخدمها في تشغيل الأجهزة المحمولة عادة من العديد من المواد الكيميائية المختلفة، لكن من الممكن أن نصنعها عن طريق استخدام مكونات لا تتعدى بعض حبات الليمون وزوج من الأسلاك، كما سترى في النشاط التالي.
كيف تعمل البطارية؟
تشكل البطاريات مصدراً متنقلاً من الطاقة الكهربائية ، إذ إنها تقوم بتزويد الجهد اللازم لتحريض الدارة الكهربائية على العمل.
وتخزن البطاريات الطاقة الكهربائية على هيئة طاقة كيميائية، تتحول تلك الطاقة الكيميائية تدريجياً عند استخدام البطاريات إلى مواد كيميائية أخرى غير مفيدة لإنتاج الكهرباء، ما يؤدي إلى ضعف البطاريات .
تتألف البطاريات بمختلف أنواعها من ثلاثة مكونات أساسية: قطب موجب ( قضيب كربوني ) وقطب سالب (مصنوع من مادة تختلف عن مادة القطب الموجب) ومادة كيميائية تسمى الإلكتروليت (مركب كيميائي يتحول إلى أيونات في المحلول.
ويستطيع نقل التيار الكهربائي) تفصل بين القطبين السالب والموجب، وتعمل كحامل أو ناقل للإلكترونات.
يشبه الأطفال البذور؛ من حيث حاجتها إلى الماء والشمس لكي تنمو؛ وذلك من أجل مساعدتها على الإبداع والتطور والازدهار.
وباختصار، فإن الأطفال يحتاجون بصفة مستمرة إلى الحافز، من مرحلة الروضة مرورا حتى المرحلة الثانوية. ولكن ما المشكلة التي تعترضهم، وما الحافز الذي يستحثهم؟
إن أول مشكلة تواجههم، هي تلك التي تتعلق بالبيئة العامة للبلدة التي يعيش فياه الأطفال والشباب. فهل تثير تلك البيئة الإبداع لدى هؤلاء الاطفال وتغذيها؟
وهل تجيز تلك البيئة الأفكار الجديدة والمتباينة وتشجعها؟ في الحقيقة، إن هذه تعد أسئلة ضخمة لا يمكن الإجابة عنها في سطور قليلة.
والمشكلة الثانية هي أنه ليس كافيا – كما يعتقد البعض – زيادة المعرفة التكنولوجية لدى الشباب. بل والأكثر أهمية هو إدخال التعديلات اللازمة على المنظومات التربوية، بحيث يتوافر فيها المثير والحافز نحو التفكير الإبداعي والابتكاري.
ولهذا فإن التعليم يجب أن يقوم على كيفية اكتشاف المعرفة، وتنمية الاتجاهات النقدية، أكثر من الامتصاص السلبي للمعرفة. وهذه القاعدة يجب تطبيقها على جميع التخصصات.
ولسوء الحظ، إن العملية التعليمية في جميع مدارس العالم عادة ما تبنى على قدرة الطفل على التذكر، فنجد أن أعلى الدرجات غالبا ما تعطى إلى هؤلاء الذين يدرسون دروسهم جيدا!! أما التلميذ الذي يبرز عنده الجانب الإبداعي، أحيانا ما ينظر إليه على أنه مصدر إزعاج في الفصل.
ولهذا السبب، فقد قرر بعذ التربويين تشجيع الابتكار والإبداع بعيدا عن النظام المدرسى. فنجد أن الأندية العلمية التي تفتح أبوابها للشباب, في الدول المختلفة، قد أصبحت المتنفس الذي يستطيع من خلاله الشباب إطلاق العنان لأفكارهم وخيالهم.
ففي الوطن العربي، على سبيل المثال، نجد النادي العلمي الكويتي – الذي تأسس في عام 1974- هو من أبرز الأمثلة الحية والفعالة لهذا النوع من المؤسسات العلمية.
كما أن معارض العلوم للشباب تعد أيضا مفيدة، وفي هذا الصدد، نجد مؤسسة العلوم الكندية للشباب تقول:
"إن التعليقات التي كتبها الطلبة في هذا المجال تدعم فكرة معارض العلوم وتؤيدها كوسيلة تعليمية مفيدة ومثيرة.
فهي توفر الأصدقاء، والشعور الجميل بأنك لست وحيدا في مجال اهتمامك بالعلم والعلوم. كما أن هناك زيادة في المعرفة العلمية، وإدراكا لأهميتها، ورضا عن التجارب المباشرة، والتي عادة لا تيحها المدرسة.
فالمحكمين الذين تقابلهم، وفرص العمل التي تفتح لك، وغير ذلك من الأمور التي يفتقدها الشباب في المدارس، تصبح متاحة لهم في معارض العلوم".
كما أننا نجد أن بعض النوادي العلمية، ومعارض العلوم تفتح أبوابها فقط لطلاب المرحلة الثانوية، التي يتم تدريس العلوم فيها. أما الأطفال الذين تتراوح أعمارهم ما بين 6 وحتى 12 سنة فيتم إهمالهم.
ومرة أخرى نؤكد أنه لا يوجد عمر محدد لتدريس التفكير الإبداعي، بل يمكن أن يكون من المفيد جدا البدء في تدريسه في سن مبكرة أفضل. ودعنا نلقي نظرة على تجربة بعض البلاد في هذا المجال.
ففي اليابان، يقوم معهد اليابان للاختراع والابتكار (JIII) بتنظيم مسابقة سنوية، حيث يتاح للأطفال الاختيار بين موضوعين :
1- اتباع موضوع السنة الذي تحدده الجهة المنظمة للمسابقة (مثل اختراع معدات أمان يتم استخدامها في حياتنا اليومية، أو مواد للاستخدام في المجال التربوي).
2– أو يقوم الأطفال باختيار موضوعهم بحرية تامة. وفي كلتا الحالتين فإن الطفل المخترع مطالب بتقديم نموذج الاختراع، بالإضافة إلى التصميم الخاص به.
أما في الولايات المتحدة الأمريكية، فإن الأطفال الذين يشاركون في مسابقة الاختراعات التي تنظمها المجلة الدورية الشهيرة (القاريء الأسبوعي Weekly Reader)، والتي يتم توزيعها على المدارس الأمريكية منذ عام 1928، فهم غير مطالبين بتقديم نموذج الاختراع.
بل يكتفي بتقديم رسم أو صورة لدخول المسابقة، والهدف من ذلك هو استثارة التفكير الإبداعي بين جميع الطلبة في الفصل، بحيث يصبحون جميعا منغمسين في عملية الاختراع، إما بمفردهم أو بشكل جماعي، وبعد ذلك يقوم الفصل باختيار أفضل الاختراعات التي ستمثلهم فيما بعد في تلك المسابقة القومية.
ومرة أخرى نعود إلى اليابان، فنجد أن الطفولة المبكرة تلقى العناية الازمة لكل من الأولاد والبنات، فبعض الأطفال يكونون صغارا جدا، بدرجة لا يمكنهم معها صناعة نموذج لاختراعاتهم، لهذا يكتفي بتقديمهم رسما على الورق لتلك الاختراعات.
ومثال على ذلك، "حقيبة الكتب المدرسية ذات المظلة الآلية"، التي اخترعتها الطفلة "ناهو فوكوي Naho Fukui" البالغة من العمر ثمانية أعوام فقط. (انظر الرسم)
وفي هولندا تم الإعلان عن مسابقة، لأول مرة في عام 1990، للأطفال حتى الثالثة عشرة من عمرهم. حيث كانت المسابقة عبارة عن تقديم حلول – بواسطة الكتابة والرسم والتوضيح – لإحدى المشاكل الخمس التالية :
1- كيف تنظف أسنان الأسد؟
2– اخترع آلة للمرح.
3- اخترع آلة يمكنها أن تلاطف أو تمر برفق على شعر حيوانك الأليف عندما تكون بعيدا عن المنزل.
4- كيف يمكنك أن تحصى بسرعة عدد الشعر في رأس إنسان؟
5- كيف تستطيع قراءة كتاب في الحمام، أو تحت الدش، بدون أن يتبلل؟
وقد تلقى منظمو المسابقة نحو 6000 حل من البنين والبنات!! حيث بلغت الجوائز الممنوحة للبنين 60%، والجوائز الممنوحة للبنات 40% وكان من بين الجوائز الخمس الأولى ثلاث منها للبنات.
وهذا يعيدنا إلى موضوع البنات بصفة خاصة.
فيبدو أنه لا يوجد أي اختلاف بين البنات والبنين فيما يتعلق بمجال الإبداع حتى سن العشارة، عندما تدرك البنات أنهن "بنات فقط".
فيبدأن في الشعور بالنقص في الثقة في أنفسهن، بينما تزداد ثقة البنين في أنفسهم، خاصة عندما يتعاملون مع المعدات، والآلات, والأمور الفنية، وما شابه ذلك.
وفي الأماكن التي يختلط فيها البنون والبنات، نجد أن البنين يميلون إلى السيطرة، فيطلبون المزيد من العناية والاهتمام، وللأسف يحصلون عليها.
ونتيجة لذلك تلتحق أعداد قليلة من البنات بأندية العلوم. وفي هذا الخصوص يقول مر تربوي هولندي: "إن للمشكلة جانبين، أحدهما اجتماعي، والآخر نفسي.
أولا: إننا نجد في الأسرة، أن الوالدين لا يرون في بناتهم شخصية الفنيات أو العالمات. وثانيا: حتى إذا أقر الولدان بعكس ذلك، فإن ابنتهم غالبا ما تتأثر برأي زميلاتها في المدرسة اللاتي يقلن لها: لا تكوني سخيفة، فإن هذا العمل ليس لنا".
إن هذا الأمر حقيقي وواقعي، خاصة فيما بين الأعمار من 13 إلى 14 سنة، والتي تُعد أعماراً حرجة. فالبنات لا يشعرن بالراحة والاسترخاء بسبب وجود البنين.
وبما أن المنافسة تلعب دورا مهما في أندية العلوم، فإن البنات لا يكن مستعدات للتنافس مع البنين. فهن يخشين من أن تكون المقارنة في غير صالحهن.
ومراعاة لهذا كله شكلت في هولندا عام 1986 منظمة تسمى "Technical 10". وهدفها، هو إقامة نوادي علوم للفتيات وحدهن فيما بين سن العاشرة والثانية عشرة.
وترمي المنظمة – التي تديرها النساء- إلى التأثير على اختيار الفتيات قبل الالتحاق بالمدرسة الثانوية. وتقول لى مديرة المنظمة : "Technical 10" تجد البنات أنفسهن في بيئة آمنة من نفس الجنس، ويمكنهن بناء ثقتهن في أنفسهن.
وتضيف، إن البنات يبدين لها أنضج من البنين، "فالبنين عادة ما يشعرون بالمتعة عندما تنفجر الأشياء، ويصدرون الكثير من الضوضاء، ويدخنون، في حين ترى الفتيات في كل ذلك أمرا سخيفا".
وخلال سنوات قليلة تم إنشاء 100 ناد للهواة من البنات فقط، في 40 مدينة هولندية. وعمل فتيات منظمة "Technica10" تنحصر في الأخشاب، والمعادن، وإصلاح الدراجات، ودراسة التصوير، والكهرباء، والكمبيوتر، تماما كالبنين.
وجدير بالذكر أن النادي العلمي الكويتي أنشأ منذ عام 1986 فرعا خاصا للفتيات فوق سن التاسعة، كي تمارسن فيه هواياتهن في جو ملائم. وبعد عام واحد من تأسيس هذا الفرع أصبح عدد الفتيات المنتسبات إليه 591 عضوة.
أما اليوم فقد بلغ 870 عضوة. ويضم فرع الفتيات أقساما في مجالات العلوم المختلفة، مثل، الكيمياء، الزراعة، البيئة، الإلكترونيات، الكمبيوتر، الخ. وفي عام 1993 افتتح النادي العلمي الكويتي مقرا خاصا لفرع الفتيات بجوار المقر الرئيسي.
أما الفتيات الصغيرات (ابتداء من سن الخامسة) فهن ينتمين إلى فروع النادي الخاصة بالعلماء الصغار من الجنسين.
وقد كانت تجربة النادي العلمي الكويتي قدوة للنادي العلمي القطري، الذي قرر في عام 1993 إنشاء فرع للفتيات، إيمانا بدور الفتاة وأهميتها في بناء مجتمع حديث ومتطور.
وهناك صعوبة أخرى تواجه البنات، وهي افتقادهن للمثل والقدوة. فالكتب المدرسية، وكتب تبسيط العلوم لا تقدم إلا نماذج من الرجال لا تتعرف البنات على أنفسهن فيها.
والكتاب الذي بين يديك يحاول ملء هذه الفجوة، وذلك بتصوير النساء المخترعات، سواء من الحاصلات على جائزة نوبل، أو العالمات، أو ربات البيوت، أو مجرد طالبات في المدرسة.
إنني أرفض بشدة تلك الفكرة المسبقة القائلة بأن النساء غير موهوبات لدراسة الموضوعات الفنية والتطبيقية.
والدليل على ذلك، أن التجربة في بلاد عديدة قد أثبتت أن النسبة المئوية للفتيات المشاركات في مسابقات الاختراعات يزددن عاما بعد عام.
ففي فنلندا، وخلال 7 سنوات، ارتفعت النسبة إلى 39% وفي الولايات المتحدة الأمريكية، وبعد مرور ثلاث سنوات من الإعلان عن مسابقة الاختراعات السابق الإشارة إليها، ارتفعت نسبة المشاركات من الفتيات لتصبح 49%.
وفي السويد، عندما بدأت مسابقة الطلبة في عام 1979، كانت نسبة المشاركات من الفتيات 12% فقط، وبعد مرور اثني عشر عاما ارتفعت النسبة لتصبح 53%!
الخلاصة: إنني أستطيع أن أعلن بكل صدق وأمانة، وبعد عملي ودراستي لهذا الموضوع على مر سنوات كثيرة، أن الإبداع والابتكار لا يعرف حدودا أو عمرا أو جنسا.
كان عام 1985 هو العام الدولي للشباب. ففي ذلك العام تم تنظيم العديد من الأنشطة لصالح الشباب حول العالم.
كما قامت المنظمة العالمية للملكية الفكرية (ويبو WIPO) بدور فعال لدعم هذا الموضوع الحيوي في جميع أنحاء العالم.
وفي سبيل ذلك قامت تلك المنظمة بطرح جائزة لأفضل مخترع محلي من الشباب في عدد معين من الدول.
ودعنا نتخيل المنظر كما حدث في إحدى الدول الآسيوية، جمهورية كوريا على سبيل المثال، حيث تم تسليم جائزة (ويبو) في مدينة "سيول"، في 10 سبتمبر 1985، وذلك ضمن فعاليات المعرض الكوري الوطني الرابع لأفضل الإختراعات، والمسمى "NIEX 1985".
وقد قام ستة عشر من الشباب المخترعين بعرض ابتكاراتهم، ومن بين هؤلاء الشباب، كانت هناك ثلاث فتيات فقط، ومن بينهن كانت فتاة تبلغ من العمر ثمانية عشر عاما، ذات شعر قصير ونظارات كبيرة.
وكانت تلك الفتاة هي التي تقدمت إلى المنصة لاستلام ميداليتها تدعى "إينسون بارك In-Soon Park".
وقد ولدت "اينسون" في 10 نوفمبر عام 1967، ثم أصبحت طالبة في مدرسة ثانوية للبنات بإحدى القرى الزراعية الصغيرة "يانج صنج Jang Sung"، والتي تقع في جنوب غرب العاصمة.
وقد منحت جائزة (ويبو) لهذه المخترعة الشابة، نظير اختراعها أداة خاصة لعزق الحدائق، أو بأكثر دقة "معزقة قصيرة معدلة".
والمعروف أن المعزقة التقليدية لديها رأس ذو شفرة حادة على كل جانب. لهذا كان يضطر المزارع، كي يقطع الأعشاب، بتلك الشفرة من جانب، ثم يدير المعزقة ويكرر نفس العملية بالكامل من أجل اقتلاع الجذور.
أما معزقة ((إينسون)) فذات شفرتين. الأولى على جانب لتساعد في تقليم الأعشاب، بينما الأخرى بارزة لاقتلاع الجذور العميقة.
إن هذا الاختراع الذكي لتلك الأداة ذات الشفرتين يجعل من عملية التقليم والعزق عملية سهلة، وتتم في وقت واحد، هذا بالاضافة إلى أن تلك الأداة ذات يد قصيرة، وهي مفيدة أيضا لتنظيف وتقليم حواف الأعشاب والزهور الصغيرة.
كما أنها بالطبع مفيدة لاقتلاع جذور نباتات "الجنسنج" الشهيرة، والتي يتم زراعتها على نطاق واسع في كوريا.
إن تلك الجذور التي تشبه جذور الجزر، تلقى احتراما كبيرا في آسيا، وكذلك الحال في الغرب مؤخرا، حيث ينظر إلى نبات "الجنسنج" على أنه علاج لكل الأمراض.
وعلى الرغم من أن اختراع ((إينسون)) لم يحدث ثورة بمعنى الكلمة في مجال زراعة البساتين، فإنه على أية حال سيلقى الترحيب من جانب كل بستاني يرهقه العمل المنهك في انتزاع الحشائش.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)