تعرف على الفرق بين الكهرباء الساكنة والمتحركة واستخداماتهما

تُعرف الكهرباء على أنها ظاهرة فيزيائية أساسية تنتج من تدفق الشحنات الكهربائية (الإلكترونات). من هذا التدفق، نحصل على طاقة لا غنى عنها نستخدمها في الإضاءة وتشغيل آلاف الأجهزة في حياتنا اليومية، من أبسط المصابيح إلى أعقد الآلات الصناعية. تنقسم هذه الطاقة الكهربائية إلى نوعين رئيسيين هما: الكهرباء الساكنة والكهرباء المتحركة. ورغم أن كلاهما يعتمد على الشحنات الكهربائية، إلا أن طبيعة حركتها وخصائصها واستخداماتها ومخاطرها تختلف بشكل جذري.

في مقالنا هذا، سنعرض لك أهم مميزات واستخدامات الطاقة الكهربائية بنوعيها، وسنغوص في تفاصيل كل منهما لتكون قادرًا على معرفة الفرق بين الكهرباء الساكنة والمتحركة بوضوح ودقة، وكيفية الاستفادة من كل نوع بأمان وفعالية.

ما هي الكهرباء الساكنة؟

تُعد الكهرباء الساكنة (Static Electricity) شكلاً مميزًا من أشكال الكهرباء. هي ظاهرة تنتج من عدم التوازن بين الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة داخل الذرة أو على سطح المادة. ينشأ هذا الخلل عادةً بسبب انتقال الإلكترونات من مادة إلى أخرى، غالبًا عن طريق الاحتكاك أو التلامس ثم الفصل.

تظهر الكهرباء الساكنة بشكل بارز على أجسام المواد غير الموصلة للكهرباء (العوازل) مثل: المطاط، البلاستيك، الزجاج، الصوف، والحرير. تنتج هذه الظاهرة عادةً عند احتكاك مادتين عازلتين مع بعضهما البعض. في هذه العملية، تكتسب إحدى المادتين إلكترونات زائدة لتصبح سالبة الشحنة، بينما تفقد المادة الأخرى إلكترونات فتصبح موجبة الشحنة. تظل هذه الشحنات الكهربائية المتراكمة على كل جسم في حالة سكون وثبات دون حركة تيار فعلي، إلى أن تسمح الظروف بتدفق هذه الشحنات بشكل مفاجئ (تفريغ كهربائي)، فتظهر على شكل شرارة كهربائية أو صدمة خفيفة.

القوة الكهروستاتيكية هي التي تربط بين الشحنات الموجبة والسالبة في المادة، أو تفصلهم عن بعضهم البعض. فعندما يتلامس جسمان، يمكن أن يحدث بينهما انتقال للإلكترونات، وهذا ما يؤدي إلى أن يصبح الجسمان مشحونين بشحنات مختلفة.

ومن أكثر الأمثلة التي توضح الكهرباء الساكنة على الأجسام في حياتنا اليومية، ما يحدث عند فرك بالون بمادة مصنوعة من الصوف أو البلاستيك. فإننا نلاحظ أن البالون يلتصق بالحائط، بينما يجذب الجسم البلاستيكي (أو البالون نفسه) قصاصات الورق الصغيرة. وهذا يرجع إلى أن الإلكترونات تنتقل بين البالون والمادة التي احتك بها، مما يعمل على خلق شحنات كهروستاتيكية.

هناك الكثير من الطرق التي تدلنا على وجود الكهرباء الساكنة. فمثلاً، ما يحدث عند دلك قطعة الحرير بالزجاج، فعند لمس القماش أو الزجاج المشحون، يمكننا سماع صوت طقطقة مميز أو الشعور بصدمة كهربائية خفيفة عند ملامسته، نتيجة لتفريغ الشحنات المتراكمة.

أو يمكن استخدام طريقة علمية لتوليد كهرباء ساكنة عن طريق استخدام مولد (Van de Graaff) الذي يتكون من حزام وقبة معدنية. حيث يعمل الجهاز على توليد كهرباء ساكنة بكميات كبيرة بين جزئيه نتيجة انتقال الإلكترونات. وعندما يلمس شخص القبة المشحونة، فإن شعره يقف نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية الموجودة على سطح القبة المعدنية إلى جسمه، مما يجعل كل شعرة تتنافر مع الأخرى.

أمثلة على استخدامات الكهرباء الساكنة في حياتنا

على الرغم من أن استخدام الكهرباء الساكنة في حياتنا اليومية لا يظهر بشكل واضح بالمقارنة مع استخدامنا للكهرباء المتحركة في الكثير من التطبيقات اليومية التي تعتمد على التيار المستمر، إلا أن هناك الكثير من التطبيقات الحياتية والصناعية التي يتم فيها استخدام الكهرباء الساكنة والاستفادة منها بفعالية كبيرة. هذه التطبيقات تستغل مبادئ الجذب والتنافر الكهروستاتيكي:

• آلة مكافحة التلوث (المرسبات الكهروستاتيكية): تُعد هذه الأجهزة من أهم تطبيقات الكهرباء الساكنة في مجال حماية البيئة. تعمل الألواح المعدنية فيها على شحن جزيئات الأوساخ والغبار والملوثات الدقيقة بشحنات كهربائية. بعد ذلك، تُمرر هذه الجزيئات المشحونة عبر مجال كهربائي قوي حيث تنجذب إلى لوح معاكس لها في نوع الشحنة داخل الجهاز، وتعلق الأوساخ عليه. هذا يقلل التلوث بتراكمها داخل الجهاز، مما يمنع انتشارها في الغلاف الجوي ويحسن جودة الهواء.
• طلاء الآلات والسيارات (الطلاء الكهروستاتيكي): تُستخدم هذه التقنية المتقدمة لطلاء السيارات، الأجهزة المنزلية، والأثاث المعدني. يتم فيها شحن جزيئات الطلاء (السائلة أو المسحوقة) بشحنة كهربائية (عادةً سالبة). في المقابل، يتم تأريض الجسم المراد طلاؤه أو شحنه بشحنة معاكسة (موجبة). هذا يضمن انجذاب جزيئات الطلاء بقوة إلى السطح، مما يوفر طلاءً متجانسًا، متساوي السمك، ويلتصق بفاعلية حتى في الأماكن الصعبة الوصول. كما أنه يقلل بشكل كبير من هدر الطلاء ويحسن من كفاءة عملية الطلاء.
• التصوير بالأشعة السينية والطابعات الليزرية وآلات النسخ: تُعد هذه الأجهزة أمثلة يومية بارزة على استخدامات الكهرباء الساكنة. في الطابعة الليزرية أو آلة النسخ، يتم شحن أسطوانة التصوير (drum) الحساسة للضوء كهربائيًا. يُسلط الليزر أو الضوء على الأسطوانة لإزالة الشحنة من المناطق التي لا تحتوي على صورة (المناطق البيضاء)، بينما تظل المناطق التي ستُشكل الصورة (المناطق السوداء) مشحونة. يلتصق مسحوق الحبر (التونر) الذي يحمل شحنة معاكسة بالمناطق المشحونة على الأسطوانة. وأخيرًا، يتم نقل الحبر من الأسطوانة إلى الورق عن طريق تطبيق شحنة أكبر على الورق، ثم يتم تثبيت الحبر بالحرارة والضغط لإنشاء نسخة دائمة. وفي بعض أنواع التصوير الشعاعي الرقمي، تستخدم الألواح خصائص الشحنات الساكنة لتكوين الصورة.

مخاطر الكهرباء الساكنة

بالرغم من تطبيقاتها المفيدة في مجالات متعددة، إلا أن الكهرباء الساكنة يمكن أن تشكل مخاطر كبيرة، خاصة في بيئات معينة حيث تتواجد مواد قابلة للاشتعال أو أجهزة إلكترونية حساسة. من أهم هذه المخاطر:

• الصدمات الكهربائية: وهي تختلف في شدة تأثيرها عند لمسها. قد تتراوح بين مجرد عدم الراحة والشعور بالوخز أو الوخز الخفيف الذي لا يسبب ضررًا كبيرًا (مثل صدمة لمس مقبض الباب بعد المشي على سجادة)، أو قد تتعدى ذلك لإحداث حروق سطحية، أو في حالات نادرة جدًا، قد تسبب اضطرابات قلبية أو سكتات قلبية إذا كان التفريغ كبيراً جداً ومر عبر مسار خطير في الجسم، أو كان الشخص لديه حساسية خاصة.
• الحرائق والانفجارات: تُعد هذه من أخطر المخاطر المرتبطة بالكهرباء الساكنة. في البيئات التي تحتوي على غازات قابلة للاشتعال (مثل أبخرة البنزين في محطات الوقود أو المستودعات الكيميائية)، أو أبخرة سوائل قابلة للاشتعال، أو سحب غبارية قابلة للانفجار (مثل غبار الدقيق في المطاحن أو غبار الفحم في المناجم)، يمكن لشرارة كهرباء ساكنة صغيرة جدًا أن توفر طاقة التنشيط اللازمة لإشعال هذه المواد. هذا ينتج عنه حدوث انفجارات كارثية أو حرائق مدمرة، مما يشكل تهديدًا كبيرًا للأرواح والممتلكات. لذا، تُتخذ إجراءات صارمة للتحكم في الكهرباء الساكنة في مثل هذه الصناعات.
• تلف الأجهزة الإلكترونية: وذلك نتيجة لتفريغ الكهرباء الساكنة (ESD - Electrostatic Discharge). المكونات الإلكترونية الحديثة، مثل رقائق الكمبيوتر الدقيقة (microchips)، والدوائر المتكاملة (integrated circuits)، حساسة للغاية للشحنات الساكنة. حتى الشحنات الصغيرة التي لا يشعر بها الإنسان يمكن أن تدمر هذه المكونات الحساسة بشكل دائم، مما يؤدي إلى تعطل الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية، أجهزة الكمبيوتر، وغيرها. لهذا السبب، تتخذ شركات تصنيع الإلكترونيات إجراءات وقائية صارمة في بيئات الإنتاج لمنع تفريغ الشحنات الساكنة.
• مشاكل في الإنتاج الصناعي: يمكن أن تؤثر الكهرباء الساكنة سلبًا في عمليات التصنيع التي تعتمد على التعامل مع مواد عازلة مثل: الورق، البلاستيك (على شكل أغشية أو حبيبات)، المساحيق، والأقمشة. فقد تتسبب في التصاق المواد ببعضها البعض (مثل أوراق الطباعة)، أو انجذاب الغبار والشوائب إليها مما يلوث المنتج، أو صعوبة في فصل المنتجات، أو إعاقة تدفق المساحيق والحبيبات في خطوط التعبئة. كل هذا يؤدي إلى توقفات في الإنتاج، زيادة في النفايات، وخسائر اقتصادية كبيرة.

ما هي الكهرباء المتحركة؟

أما مصطلح الكهرباء المتحركة (Current Electricity) فإنه يعبر عن انتقال الإلكترونات (الشحنات الكهربائية) بشكل مستمر ومنظم عبر دائرة كهربائية مغلقة ومكونة من مواد موصلة للكهرباء. هذا التدفق المنظم والمستمر للشحنات هو ما يُعرف باسم التيار الكهربائي (Electric Current). هذا هو النوع من الكهرباء الذي نحصل عليه عبر الأسلاك الكهربائية التي تصل إلى منازلنا ومصانعنا، وهو التيار الذي يدفع ويعمل على تشغيل معظم الأجهزة الكهربائية والإلكترونية في حياتنا اليومية.

تُولد الكهرباء المتحركة عادةً في محطات توليد الطاقة الكبيرة (مثل محطات الطاقة الحرارية، الكهرومائية، النووية، الشمسية، وطاقة الرياح) وتُنقل عبر شبكات واسعة من الأسلاك (خطوط نقل الطاقة) لتصل إلى المستهلكين.

وهناك نوعان رئيسيان من الكهرباء المتحركة (التيار الكهربائي) يتميزان بطبيعة تدفق الإلكترونات:

1. التيار الكهربائي المباشر (Direct Current - DC): وهو التيار الناتج عن تدفق الإلكترونات في اتجاه واحد فقط وثابت ضمن الدائرة الكهربائية. من أبرز مصادر التيار المباشر: البطاريات (مثل بطاريات السيارات، بطاريات الهواتف المحمولة)، والخلايا الشمسية (الألواح الكهروضوئية). يُستخدم التيار المباشر بشكل شائع في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة، السيارات الكهربائية، وأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة.

2. التيار الكهربائي المتردد (Alternating Current - AC): وهو التيار الناتج عن تغيير اتجاه تدفق الإلكترونات بشكل متكرر ودوري (أي تتدفق الإلكترونات ذهابًا وإيابًا). يتميز هذا التيار بأن جهده يتغير باستمرار مع الزمن على شكل موجة جيبية. التيار المتردد هو النوع الذي نستخدمه في معظم منازلنا ومكاتبنا ومصانعنا لتشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة. يتميز التيار المتردد بسهولة نقله عبر مسافات طويلة بكفاءة عالية (باستخدام المحولات لرفع وخفض الجهد).

أمثلة على الكهرباء المتحركة في حياتنا

نستخدم الكهرباء المتحركة في حياتنا اليومية بشكل كبير وأساسي. إنها القوة المحركة لمعظم الأجهزة والأدوات التي نستعملها بصورة يومية ودائمة، مما يجعل الحياة الحديثة ممكنة:

• تشغيل وحدات الإضاءة المختلفة: وذلك لإنارة البيوت، المكاتب، الشوارع، والمدن بأكملها، باستخدام المصابيح المتنوعة مثل مصابيح LED الموفرة للطاقة أو مصابيح الفلورسنت أو المتوهجة. للحصول على أحدث حلول الإضاءة المبتكرة، تفضل بزيارة قسم وحدات الإنارة الحديثة في متجرنا.
• تشغيل الأجهزة المنزلية الأساسية: مثل الثلاجات، أجهزة التلفزيون، الغسالات، أجهزة غسل الأطباق، المكانس الكهربائية، الأفران الكهربائية، أجهزة الميكروويف، والخلاطات وغيرها. هذه الأجهزة تعتمد بشكل كامل على التيار الكهربائي لتوفير الراحة والرفاهية في حياتنا اليومية. تصفح قسم الأجهزة المنزلية الذكية لدينا لتجد ما يناسب احتياجاتك.
• تشغيل وشحن الأجهزة الإلكترونية: مثل الهواتف النقالة، الكمبيوترات المحمولة والمكتبية، الأجهزة اللوحية، الكاميرات الرقمية، أجهزة الألعاب، وأنظمة الصوت والفيديو. هذه الأجهزة هي جزء لا يتجزأ من حياتنا الشخصية والمهنية.
• تشغيل وشحن وسائل النقل الكهربائية: مثل السيارات الكهربائية، القطارات، الحافلات الكهربائية، والدراجات الكهربائية. هذا التحول نحو النقل الكهربائي يساهم في تقليل التلوث البيئي والاعتماد على الوقود الأحفوري.
• تشغيل مصادر التدفئة والتبريد: مثل المدافئ الكهربائية، أنظمة التدفئة المركزية، أجهزة التكييف (المكيفات)، والمراوح، التي توفر بيئة مريحة في المنازل والمكاتب على مدار العام.
• تشغيل أجهزة الطهي: مثل الأفران الكهربائية، المواقد الكهربائية، والميكروويف، التي سهلت عملية تحضير الطعام بشكل كبير.
• تشغيل الأجهزة الطبية في المستشفيات والعيادات: مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، أجهزة الأشعة السينية، أجهزة مراقبة القلب، وأجهزة غسيل الكلى، وغيرها من المعدات الحيوية التي تعتمد على الكهرباء لتقديم الرعاية الصحية.
• البنية التحتية والاتصالات: تشغيل إشارات المرور، إنارة الشوارع، أنظمة الأمن والمراقبة، محطات الاتصالات السلكية واللاسلكية، ومراكز البيانات التي تدعم الإنترنت والاتصالات العالمية.

مخاطر الكهرباء المتحركة

كما هو الحال مع الكهرباء الساكنة، فإن الكهرباء المتحركة أيضًا لها الكثير من المخاطر الجدية التي يجب التعامل معها بحذر شديد واتخاذ كافة إجراءات السلامة اللازمة لتجنب الحوادث:

• الصدمات الكهربائية: تحدث عند مرور تيار كهربائي عبر جسم الإنسان. تختلف شدة الصدمة بناءً على مقدار التيار، الجهد، مسار التيار في الجسم، والمدة الزمنية للتعرض. قد تتسبب في الألم، الحروق، تلف الأعضاء الداخلية، وفقدان الوعي.
• الصعق الكهربائي: هو أشد أشكال الصدمة الكهربائية، ويؤدي إلى الوفاة. يحدث الصعق عندما يمر تيار كهربائي كافٍ عبر القلب أو الدماغ، مما يعطل وظائف الجسم الحيوية. التيار المتردد (AC) يُعتبر أكثر خطورة من التيار المباشر (DC) عند نفس مستوى الجهد لقدرته على التسبب في تقلصات عضلية مستمرة تمنع الضحية من التحرر.
• الحرائق والانفجارات: يمكن أن تتسبب الكهرباء المتحركة في اندلاع الحرائق والانفجارات بعدة طرق، منها:
  • الدوائر القصيرة: تحدث عندما يتلامس سلكان يحملان تيارًا كهربائيًا مختلفًا، مما يؤدي إلى تدفق تيار كبير جدًا وارتفاع مفاجئ في درجة الحرارة يمكن أن يشعل المواد المحيطة.
  • الحمل الزائد: يحدث عندما يتم توصيل عدد كبير جدًا من الأجهزة بمخرج كهربائي واحد أو بدائرة ذات سعة محدودة، مما يؤدي إلى سحب تيار أكبر من قدرة الأسلاك، وارتفاع درجة الحرارة واشتعالها.
  • الأسلاك التالفة أو القديمة: يمكن للأسلاك ذات العزل التالف أو المتدهور أن تسبب تسربًا للتيار وتوليد حرارة تؤدي إلى الاشتعال.
• تعطل الإمدادات الكهربائية (انقطاع التيار): على الرغم من أنها ليست خطرًا مباشرًا على الحياة بنفس شدة الصدمات أو الحرائق، إلا أن انقطاع التيار الكهربائي يمكن أن يكون له عواقب وخيمة على المستشفيات، المصانع، أنظمة الاتصالات، وأنظمة التبريد والتدفئة، مما قد يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة وتوقف الخدمات الأساسية.

الفرق بين الكهرباء الساكنة والمتحركة

يُعد الفرق الأكثر أهمية وجوهرية بين نوعي الكهرباء الساكنة والمتحركة بأن الكهرباء الساكنة تعتمد على تكون شحنات الكهرباء على سطح الجسم وتبقى في حالة ثابتة (ساكنة)، بينما الكهرباء المتحركة تعتمد على تدفق مستمر للشحنات الكهربائية (تيار) في داخل الجسم الموصل. أما بقية الاختلافات فيمكن إيجازها فيما يلي:

في مقالنا هذا، عرضنا أهم المعلومات المرتبطة بتكون الكهرباء الساكنة والكهرباء المتحركة، بحيث نقلنا لك بشكل مفصل الفرق بين الكهرباء الساكنة والمتحركة واستخداماتهما في حياتنا اليومية.

تلعب الكهرباء بنوعيها الساكنة والمتحركة دورًا كبيرًا في نشاطاتنا اليومية، حيث إن معظم هذه النشاطات تعتمد على توفرها. لهذا، ومن خلال ما نعرضه من مستلزمات خاصة بالكهرباء والإضاءة عبر متجرنا الإلكتروني نقطة الإضاءة، نساهم في توفير كل ما تحتاج إليه لعملية تشغيل آمنة ومستمرة. وذلك من خلال توفير أفضل أجهزة الإنارة ومستلزماتها بجودة عالمية متوافقة مع المعايير القياسية.

وهذا ما جعلنا المتجر الإلكتروني الأفضل في المملكة العربية السعودية، لهذا ندعوك لشراء كافة المنتجات التي تحتاجها من خلال متجرنا (نقطة الإضاءة)، افضل متجر اضاءة في المملكة.