الكهرباء الساكنة أوالكهرباء السكونية أوالكهرباء الستاتية (بالإنجليزية: static electricity)‏ هي فرع الفهم الذي يتعامل مع ظاهرة الانجذاب الكهربائي. منذ التاريخ القديم كان معروفا حتى بعض المواد تجذب الحبيبات الصغيرة بعد دلكها. حدثة إلكترون أطلقت على أجزاء كثيرة من الفهم الطبيعي. ظاهرة الكهرباء الاستاتيكية جائت من القوى الكهربية التي تحدث بين الشحنات المتنوعة. هذه القوى وصفها قانون كولوم. ولكن هذه القوى تعتبر قوى ضعيفة, فالقوى الكهربائية بين الالكترون والبروتون, التي تجعلهم منجذبين لبعض في ذرة الهيدروجين, حوالي 40 ماجنينيوت من قوة التجاذب بينهم.

تنشأ الكهرباء الساكنة بسبب تجمع الكترونات أوغيابها في منطقة ما.

تتمثل الكهرباء السكونية بتجمع الشحنات الكهربائية على أجسام المعدات المتنوعة, وهي ظاهرة طبيعية. تكمن المشكلة في تجمع الشحنات على جسم ما للحد الذي يشكل انتنطقها إلى جسم آخر حدوث شرارة كهربائية, في الطبيعة يتم تحرك وانتنطق الشحنات من جسم إلى آخر بحرية لا يضبطها إلا قانون أوخاصية بسيطة وهي انتنطقها من جسم إلى آخر بهدف التعادل والتوازن بين كمية الشحنات المتجمعة.

عند تحرك هذه الشحنات يحصل سريان لحظي للتيار الكهربائي ، كما تحصل شرارة كهربائية عند تحرك الشحنات من مسقط إلى آخر عبر الجو، أي عندما تقفز تلك الشحنات من جسم ذوكمية عالية من الشحنات إلى الجسم الآخر ذوشحنات أقل.

يمكن ملاحظة هذه الظاهرة يوميا عند خلع الملابس المصنعة من النايلون أوالبوليستر في غرفة مظلمة ليلا فسنلاحظ ظهور شرر وصوت لفرقعات بسيطة وهذا نتيجة لانتنطق الشحنات الكهربائية.

كذلك يمكن ملاحظة هذه الظاهرة عند تقريب ساعدنا المشعر من شاشة التلفاز فسنلاحظ وقوف الشعر وانجذابه إلى شاشة التلفاز. وكذلك عند تمشيط شعرك في يوم جاف ستلاحظ انجذاب الشعر نحوالمشط .

تشكل هذه الظاهرة معضلة كبيرة في الصناعة والمعامل وخصوصا في الصناعة النفطية والغازية مثلا, انتنطق الشحنات قد يسبب شرارة قد تكون كافية لإيقاد الغازات والأبخرة المتواجدة بالمسقط.

لتجاوز مشاكل هذه الظاهرة سهل في ظاهره وهوجعل كافة الأجسام متعادلة من حيث تجمع الشحنات عليها, فلنقد يكون هناك تجمع للشحنات على جسم ما يفوق ما متجمع على الجسم الآخر.

لذا من العادة ربط جميع الأجسام المعدنية في المعمل مع بعضها وربطها مع الأرض من خلال نظام للتأريض بهدف تفريغ جميع الشحنات الكهربائية المتجمعة إلى الأرض حيث تنتقل الألكترونات من الجهد المرتفع إلى الجهد المنخفض وحتى إذا كانت حرة الحركة .

تبقى معضلة الشحنات المتكونة في الغيوم وتفريغها في ما بينها وبين الأرض والتي تتكون نتيجه فصل الأرض ( المتعادلة ) للشحنات السالبة والموجبة مما يؤدي إلى نشأة قوة تجاذب هائلة بين السحابة والأرض والتي كثيرا ما سببت في حرائق الغابات, أما لحماية الأسقُفْ والأبنية المرتفعة فيكون بواسطة نظم لمانعات الصواعق والتي تقوم بتسريب الشحنات والجهد الكهربائي العالي المصاحب لها للأرض.

ومن الجدير بالذكر ان الكهربائية الساكنة (الاستاتيكية) تستقر على سطوح الأجسام دائما وذلك لأن الشحنات المتولدة على الجسم تكون من نوع واحد ونتيجه لذلك تنشأ قوى تنافر فيما بينها فتحاول حتى تأخذ أقصى مسافة فيما بينها فتتجه إلى الخارج. وعلى هذا الأساس لا يصاب ركاب الطائرة بالصاعقة عند مرورهم من خلال غيمه مكهربة. فتستقر الشحنات على سطح الطائرة ولا تتدخل إلى الداخل ولكن قد رجح الفهماء بأن للكهرباء الساكنة وتواجدها على البشرة بشكل مباشر قد يساهم في الإصابة بسرطان الجلد . ولكن هناك الكثير من الفوائد لهذه القوة حيث تحد من التلوث بسبب استطاعتها على تجميع السناج من المداخن . وكذلك تستخدم آلات التصوير الفوتوجرافي الكهرباء الساكنة لوضع الحبر الأسود على الورق .

طرق توليد الكهرباء الساكنة

• طريقة الدلك: ويمكن الحصول على الشحنات الكهربائية من خلال هذه الطريق. حيث مثلا نستطيع الحصول على :-
  • الشحنات الكهربائية السالبة من دلك ساق الابونايت بالفروحيث تنفصل الالكترونات من الفرولتمضى إلى ساق الابونايت ليصبح سالب الشحنة.
  • الشحنات الكهربائية الموجبة من دلك ساق الزجاج بالحرير حيث تنفصل الالكترونات من الزجاج لتمضى إلى الحرير فيصبح الزجاج موجب الشحنة.
• كيفية التماس: وذلك بملامسة جسم مشحون بآخر غير مشحون فتنتقل اليه الشحنات الكهربائية من الجسم المشحون وتكون نوع شحنة الجسم الذي شحن اخيرا نفس نوع شحنة الجسم الذي شحنه(الذي تلامس معه).
• طريقة الحث: ويكون ذلك كما في التجربة الاتية:
  • الأدوات :- كرة موصلة ومعزولة , سلك , جسم مشحون مسبقا (ولتكن شحنة موجبة مثلا).
  • العمل :-
    • نقرب الجسم المشحون من الكرة دون حتى يلامسها فتقترب الشحنات السالبة للكرة من الجسم المشحون(تجاذب) وتبتعد الشحنات الموجبة للكرة على الجهة الثانية بعيدة عن الجسم المشحون(تنافر).
    • نصل الكرة بواسطة سلك إلى الأرض (مع بقاء الجسم المؤثر) فتنتقل الشحنات السالبة من الأرض إلى الكرة الموصلة وتظل الشحنة السالبة على الكرة نتيجة التجاذب بينها وبين الشحنة الموجبة المشحون مسبقا.
    • نحمل السلك عن الكرة وبعدها نبعد عنها الجسم المشحون المؤثر أيضا.
    • الكرة الآن أصبحت مشحونة بشحنة سالبة, ومن الملاحظ من كيفية توليد الكهربائية المستقرة بالحث ان الجسم الذي نريد ان نشحنه تكون شحنته مخالفة لشحنة الجسم المؤثر المشحون مسبقا.

اكتشاف ظاهرة الكهرباء الساكنة

اكتشفت ظاهرة الكهرباء الساكنة قبل الميلاد بنحو600 سنة ، عندما استوعب اليونانيون قديما بعض الظواهر الكهربية ، فقد لاحظ الفيلسوف طاليس ( 600 ق.م ) ، أنه عند حك بترة من الكهرمان ببترة قماش فإنها تجذب ريش الطيور والخيوط الصوفية أوالقطنية . وكان العالم الإنجليزي وليم جلبرت ( 1544 م - 1603 م ) من أوائل الفهماء الذين تقصوا الظواهر الكهربائية ولاحظ حتى هناك مواد أخرى تمتلك خاصية الجذب ، واشتق جلبرت تسميته لقوة الجذب المجهولة هذه من لفظة إلكترون ( اسم الكهرمان باليونانية ) فأطلق عليها Electr ، ونحن العرب حذونا حذوه باشتقاق كهرباء من كهرمان .

في عام 1733 م ، عثر الكيميائي الفرنسي شارل حتى بعض الأجسام تتجاذب عند الحك، وبعضها الآخر يتنافر، لذلك جزم شارل بأن الكهرباء سيلا من نوع ما ، وأن هنالك نوعين منها ، الأولى : تتولد عند حك الزجاج بالشعر أوالصوف ،يا ترى؟ والثانية : تتولد عند حك الكهرمان بالحرير،يا ترى؟ وأن النوعين المختلفين يتجاذبان بينما النوعان المتماثلان يتنافران .

كان بنجامين فرانكلين أول من اقترح فكرة الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة في القرن الثامن عشر. كما بيّن حتى البرق هوانتنطق شحنات كهربائية ساكنة، عن طريق تطيير طائرة ورقية في عاصفة رعدية وحصوله على شرار تفريغ كهربائي، حيث ربط مفتاحًا معدنيًا في طرف خيط طائرة ورقية وأطلقها لتحلق في الهواء أثناء عاصفة رعدية. فتسببت كهرباء السحب في حمل الجهد الكهربائي، وأدى هذا الجهد الكهربائي العالي إلى حدوث شرارة كهربائية بين المفتاح والأجسام الموجودة على سطح الأرض، مما أوضح حتى السحب مُكهْربة. وقد حالفه الحظ في تلك التجربة بالنجاة من الموت ، ولكن تسببت تجربته في وقوع حوادث خطيرة إذ إذا بعض الذين قاموا بإطلاق الطائرات الورقية للتحليق أثناء العواصف قد صعقهم البرق.

بين الإنجليزي ستيفن ( 1666 م – 1736 م ) حتى بعض المواد توصل الكهرباء ، وبعضها الآخر لا يوصل . وقد استطاع نقل الكهرباء المتولدة من دلك أنبوب زجاجي طوله أكثر من 100 متر.

مراجع