موضوع ما هي الكهرباء؟

ما هي الكهرباء؟
الكهرباء
هي قوة موجودة في جميع المواد الصلبةوالسائلة والغازية.تتكون المادة من
ذرات (اصغر جسيمات يمكن ان ينقسم اليها أي شيء).وتحتوي حبة الرمل الواحدة
على الاف الملايين من الذرات .والجزء الخارجي من الذرة يحتوي على جسيم(او
اكثر)يسمى الكترونا.اما في داخل الذرة,عند المركز فتوجد نواة صغيرة تتكون
من جسيمات تسمى بروتونات ونيوترونات.

الالكترونات والبروتونات
يفترض
ان الالكترونات عليها "شحنة سالبة"وان البروتونات عليها "شحنة موجبة".وفي
العادة يتساوى عدد الالكترونات مع عدد البروتونات .لكن في بعض
المواد,خصوصا الفلزات ,تكون للذرات الكترونات لها حرية الحركة فيما بين
الذرات .

التيار الكهربائي
ان الكهرباء التي نستخدمها في
التسخين والاضاءة والاغراض الاخرى تسمى "تيار كهربيا". يسري التيار
الكهربائي في اسلاك الفلز على هيئة الكترونات تتحرك بين ذرات الفلز وكل
الكترون له شحنة كهربية.ومع تحرك الاكترونات تتنتقل الشحنات على طول السلك
بسرعة عالية جدا.

المولدات الكهربائية
هنالك طريقتان رئيسيتان
للحصول على التيار الكهربائي أولهما توليده في بطارية من تفاعلات كيماوية
والثانية إنتاجه بالتأثير أو الحث الكهرمغنيطي باستخدام اله تدور ملفا في
مجال مغنطيسي (أو تدور مغنطيسا في ملف سلكي )وهذه الإله تسمى مولدا
كهربائيا (والصغير منها يسمى أحيانا دينمو) واسهل طريقه لتطبيق هذا المبدأ
عمليا هي تدوير ملف سلكي بين قطبين مغنطيس دائم وهذا في الواقع هو ما فعله
فإرادي عام1831 م وليس من المبالغة القول أن نمط حضارتنا الحالية وطرق
المعيشية تعتمد إلى حد بعيد على اكتشافه ذالك فبدون الكهرباء تعدم وسائل
الحياة العصرية فلا أناره ولا تدفئه ولا وسائل نقل للملايين بالقطارات
الكهربائية ولا مصاعد ولا مكنات للمصانع ولا مئات من الأدوات والاجهزه
الكهربائية التي نستخدمها يوميا كان أول مولدات فإرادي نموذج مختبري صغير
يدار باليد أما في محطات توليد القدرة الحديثة.
فتدار المولدات بوسائل
ميكانكيه وفي المحطات التي تعمل بالفحم أو بالزيت أو الطاقة النواويه تدار
المولدات بعنيفات (تربيات)بخارية وتتصل التربيات مناشره بالمولدات وتسنى
المجموعة مولدا تربينياوفي المحطات الكهربائية تدوير المولدات.
بالتوربينات
المائية ولاعتماد هذه المحطات على القده المائية تشيد في مواقف الشلالات
الطبيعية أو متساقط المياه الصنعيه علفى مجاري الانهر .ويبنى لهذا الغرض
سد لحصر مياه المسقط وتحويلها في انبوب ضخم لتدير بسقوطها الى المستوى
الخفيض تربينا مائيا ومجموعه الموالد التربيني عاى اختلاف انواعها هي
وسيله لتحويل الطاقه المكانكيه الى طاقه كهربائيه وقد اسنبط العلم
البريطاني (جون) فلنع قاعده تساعد في تحديد اتجاه التيار المستولد في
مواصل عندما يحرك في مجال مغنطيسي وتعرف لقاعده اليد اليمنى واذا كان
الموصل المدار بهيئه ملف فمن الواضح ان التيار سيغير اتجاهه كل نصف دوره
فالتيار الذي ينتجه هذا النوع من المولدات يتغير من الصفر الى الذروه في
اتجاه معين ثم ينخفض الى الصفر عندما يتعامد الملف مع المجال ثم يتعكس
اتجاه التيار في الملف ويبلغ الدوره في الاتجاه المعاكس قبل ان يعود ثانيه
الى الصفر وهذا .التواتر التياري يسنى تيارا مناويا .والتردد هو عدد
المرات التي تتكرر فيما مده الدوره في الثانيه .
والتيارات المولده في جميع محطات توليد القدره وهي تيارت متناويه لان هذه التيارت يمكن تغييرهبسهوله محول كهربائية .
في
المولدات الصغيرة كدينامو الدراجة مثلا يحصل على مجال المغنطيسي من
المغنطيس دائم أما المولدات الضخمة فتستخدم المغانط الكهربائية وتدور داخل
الملف السلكي وليس العكس .
والتأثير الحاصل هو نفسه, فالتأثير في هذا
الحالة يتولد الملف الثابت (العضو الساكن) بتحريض (آو حث)المجال المغنطيسي
المتغير الحاصل في المغنطيسي الدوار (العضو الدوار).

توليد الكهرباء

البطــــــــــــــــــاريات
للبطارية طرف سالب وطرف موجب، وعندما يوصل سلك بين طرفين تسرى عبره الالكترونات من الطرف السالب الى طرف الموجب

البطارية الجافة
هي
كتلك التي نستخدمها في راديوا الترانزستور او مصباح البطاريه اليدوي ،
تتحرر الالكترونات بالتأثر الكيميائي لكلوريد الامونيوم {ملح النشادر}على
الزنك 0ومع استخدام البطاريات ستنفذ الكيماويات الموجوده بها حتى يتوقف
تحرر الالكترونات 0عندئذ تخمد البطارية ، المركز الحمضي الرصاص: وهو نوع
البطاريات المستخدمه فالسيارات ،يحدث التفاعل الكيميائي بين الرصاص
والحامض الكبريتيك .هذا النوع من البطاريات يمكن شحنه مرة ثانية ، حيث
توصل البطاريه بمصدر للتيار الكهربائي وتعاد الالكترونات مرة اخرى الى حيث
كانت من قبل في الذرات

المولدات الكهربائية
تنتج هذه
المولدات معظم الطاقه الكهربائية التي تولدها محطات توليد القدره في
العالم يعتمد عمل المولدات على العلاقه الوثيقه بين الكهربيه والمغناطيسيه
فعندما يتحرك مغناطيس في سلك على شكل ملف فان تياراً كهربياً يستحث
(ينتج)في سلك معضم مولدات محطات توليد القدره بها مغناطيسات ضخمه تتحرك في
ملفات سمكية النحاس او ملفات تدار حول مغناطيسات وتدار معظم المولدات
بواسطة توربينات والتوربينات عباره عن عجلات الى حد كبير طاره السفينه
البخاريه وهي تدار بالبخار او الماء او الغاز .

نقل الكهرباء
يمكن
نقل القدره الكهربيه لمئات الكيلو مترات م محطات توليد القدره الى منازل
والمصانع والمدارس وغيرها من المنشآت التي تستخدمها تنتقل الكهرباء عبر
الكابلات ممتده عبر الارض او عبر خطوط الضغط العالي الممتده على ارتفاع
عال فوق الارض وتمر القدره الكهربيه في طريقها بعدة محولات بعض المحولات
يزيد من الضغط (الجهد) الكهربي بحيث لا تفقد كهرباء اثناء الانتقال
لمسافات طويله وهناك محولات تخفض الضغط(الجهد)حسب الطلب

ما هي طبيعة الطاقة الكهربائية ؟
ان
الالكترونات متحركة وفي المعادن تتحرك بحرية مننقطة الى اخرى وفي احد
انابيب التلفزيون تحتاز الفراغ المسافة القصيرة التي تفصل بني الشاشة
والاقنية الاكترونيةويملك كل الكترون طاقة اضافية سلبية وتحركها يؤدي
الىوجود التيار الكهربائي . وفي غياب القوة فان الاكترونات تبقى جامدة
وينعدم وجود
التيار ولتحريك الاكترونات يكفي تشغيلها بواسطة القوة
الكهربائية ونعلم جيدا ان طاقتين كهربائيتين متناقضتين ، تجتبذان بعضهما
البعض ، والالكترونات تدخل شبكة معدنية يمكن جذبها بواسطة الجانب الايجابي
للبطارية .وفي غياب الاحتكاك وخاصة في الفراغ فان الالكتروناتالمتسارعة
على طاقة معينة حتى تصل الى وقت تبلغ فيه الانور (القطب الموجب). هذة
الطاقة ناتجة من شحن الالكترونات بالطاقة الكربائية ، واللتي تكون وجدتها
الفولت بين نقطة الانطلاقونقطة الوصول ،فطاقة الحركة للمتزلج توازي الفرق
في طاقة القوة بين نقطة الانطلاق ونقطة الوصول. وعلى سبيل المقارنة فان
قوة المولد موازية لارتفاع السد ، والقوة الكهربائية موازية لقوة المياة
.ان القدرة التي يستوعبها محرك ما تكون "VI " وال "V "هي الفولتاج ، الذي
يغذي المحرك ، وال "I " هي حجم التيار الكهربائي الذي يجتاز بوبينات
المحرك .

لماذا ينفجر بعض الاجسام ؟
لماذا يحدث انفجار في مكان
مغلق اذا دمجنا بين الهواء والنفط وعمدنا الى تمرير شرارة ما ؟ ببساطه لان
في الانطلاقلدينا الهيدروكاربور الذي هو النفط ذرات من الكربون مرتبطه
بذرات من الهيدروجين . وهكذا تقوم الشرارة بتدمير العلاقات بين الكربون
والكربون من جهة ،والكربون والهيدروجين من جهة أخرى لتكوين علاقه كيميائيه
جديده مازجةهذه الذرات بأوكسجين الهواء مما يعني الانفجار

هل يمكن استعمال المياه كمحروقات بدلا من النفط ؟

حسب
مبدا ان أي اله حرارية لا يمكنها القيام باي عمل الا اذا اقترضت الحرارة
من مصدرحار واعادتها الىمصدر بارد ،وفي الواقع ان جزءا واحدا من الحرارة
التي تبعثها هذة
المصادر الحارة تتحول الى طاقة ميكانيكية .

اذا من أين تأتي هذه الحرارة ؟
النفط؟
في محرك السيارة يأتي المصدر الحار مناحتراق النفط الذي يحتوي فقط على
ذرات من الكاربون والهيدروجين واثناء الحركة تمتزج هذة الذرات مع اوكسجين
الهواء لتشكيل جزيئات من ثاني اوكسيد الكربون CO2 والمياة H2O وهذة
الجزيئات تملك طاقات وصل اكثر اهمية من تلك ا لتي تصل ما بين الكربون
والهيدروجين في النفط ،ولشرح ذلك بصورة اخرى فان جزيئات الCO2,والH2O
والاكثر استقرار من النفط تحتاز بطبيعتها الى طاقه من اجل التكوين فنقول
عندها بانها مرتبطة بقوة وعليه فان جزء من الاساسية لم يعد يستعمل ويتبخر
على شكل حرارة وهذا ما نطلق اسم ( احتراق النفط) .

» الكهرباء و الالكترون.
» تمارين في الكهرباء مادة الفيزياء
» الكهرباء 20 تمرين مع الحل النموذجي
» الكهرباء ثنائي القطب / علوم تجريبية
» نقل الكهرباء بدون أسلاك( حلم تحول إلى حقيقة)