شارك المقال 👈

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on pocket

إن الكهرباء لا تقل أهمية عن أي حاجة بشريّة أخرى بما في ذلك الغذاء والماء، ومفهوم الطاقة الكهربائية من أهم المفاهيم الفيزيائيّة، لكنه غالبًا ما يُساء فهمه.

فما هو هذا النوع من الطاقة بالضبط؟ سنقدم في هذا المقال إجابة مبسّطة لهذا السؤال.

ما هي الطاقة الكهربائية

هي شكل من أشكال الطاقة النّاتجة عن تدفق (حركة) الشّحنات الكهربائيّة، وتعتمد كمية الطاقة على سرعة الشّحنات، فكلما تحركت الشّحنات بشكلٍ أسرع، زادت الطاقة التي تحملها.

يمكن توليد الطاقة الكهربائية من مصادر مختلفة مثل الطاقة الشّمسيّة أو طاقة الوقود الأُحفوريّ، وأيضًا يمكن تحويلها إلى أشكال مختلفة من الطاقة مثل الطاقة الحراريّة والحركيّة، تنتقل الكهرباء بسرعة الضوء (أكثر من 299000 كيلو متر في الثانية)، أي إذا تمكنت من السّفر بهذه السّرعة ستتمكن من أن تَلُف الكرة الأرضية 7 مرات ونصف في ثانية واحدة!

أنواع الطاقة الكهربائية

قد تكون الطاقة الكهربائية إما طاقة كامنة أو طاقة حركيّة، ولكنها غالبًا تكون على شكل طاقة كامنة مختزنة بسبب المواقع النسبيّة للشحنات الكهربائيّة أو الحقول الكهربائيّة. 

وهناك أيضًا الكهرباء السّاكنة، والتي تنتج عن عدم التّوازن أو الفصل بين الشّحنات الكهربائيّة الموجبة والسالبة على جسم ما.

الكهرباء السّاكنة: هي شكل من أشكال طاقة الكهرباء الكامنة، فإذا تراكمت شحنة كهربائية على جسم ما ووصلت إلى حد معين، يُمكن أن تُفرّغ على شكل شرارة (أو حتى صاعقة)، والتي تحتوي على طاقة حركيّة كهربائيّة. أما التيار الكهربائيّ فهو ينتج عن حركة الشّحنات عبر السلك أو أي وسط آخر.

مبدأ العمل

لفهم الطاقة الكهربائية بشكلٍ جيد، لابد من معرفة كيفيّة عملها، بدأ استخدام الكهرباء منذ اكتشفها العالم البريطانيّ مايكل فاراداي في وقتٍ مبكرٍ من عام 1820. حيث قام بتحريك حلقة أو قرص معدنيّ موصل بين أقطاب مغناطيس، فتولدت كهرباء في هذا القرص.

كانت الكهرباء رفاهيّة في ذلك الوقت، ولم يتمكن سوى الأثرياء من شرائها على شكل مولدات محليّة، لكن منذ ستينيات القرن العشرين، انتشرت الكهرباء تدريجيًا، وأصبحت التكلفة معقولة.

الطاقة الكهربائية

والمبدأ الأساسي في عمل الكهرباء، هو أن الإلكترونات الموجودة في الأسلاك النّاقلة تكون حرة الحركة، وكل إلكترون يحمل شحنة كهربائيّة سالبة، يتم التحكم في حركته بواسطة القوى الجذابة بين الإلكترون والشّحنات الموجبة (مثل البروتونات والأيونات موجبة الشّحنة) أو القوى النّافرة بين الإلكترون والشّحنات المتشابهة (مثل الإلكترونات الأخرى والأيونات سالبة الشحنة). يكون اتجاه الحقل الكهربائيّ يشير إلى الجهة التي ستتحرك باتجاهها الشّحنات (الجسيمات) الموجبة إذا وضعت في الحقل.

أمثلة شائعة

يمكن العثور على الطاقة الكهربائية في أشياء مختلفة، فيما يلي بعض أمثلة الطاقة الكهربائية :

  • التيار المتردد (AC).
  • التيار المتواصل (DC).
  • بطاريّة السّيارة يخلق التّفاعل الكيميائيّ شحنات كهربائيّة لها القدرة على تشكيل تيار كهربائيّ. يوفر الطاقة اللازمة لعمل دارات السّيارة.
  • البرق هو مثال آخر على طاقة الكهرباء؛ فعندما تُفصل الجزيئات سالبة الشّحنة عن الجزيئات موجبة الشحنة، تزداد الطاقة الكامنة نتيجة هذا الفصل، وعندما يبلغ هذا الفصل درجة محددة يتم التفريغ، هذا يؤدي إلى تدفق التيار في الغلاف الجوي على شكل برق. 
  • في جسم الإنسان الشّحنات الكهربائية ضروريّة للجهاز العصبيّ لإرسال إشارات في جميع أنحاء الجسم وإلى الدماغ مما يتيح لنا التّحرك والتّفكير والشّعور، تسمى هذه الإشارات الكهربائيّة السّيالة العصبيّة. 
  • ثعبان البحر (الأنقليس) يمكن لسمكة الأنقليس أن تولد الطاقة الكهربائية التي تستخدمها للدفاع عن نفسها ولصعق فريستها، تبلغ هذه الطاقة حوالي 600 فولت، أي أقوى بخمس مرات من الكهرباء المنزليّة!

كيفية توليدها

يتم توليد الكهرباء التي نستخدمها كل يوم في محطات توليد الطاقة من خلال تحويل الموارد الطبيعيّة المختلفة إلى طاقة كهربائيّة.

قد تكون هذه الموارد قابلة للتجديد مثل طاقة المياه، والشّمس، وطاقة الرياح، أو غير قابلة للتجديد مثل الفحم، والنّفط، والغاز الطبيعيّ، حيث يتم تدوير مغناطيس كبير حول لفائف الأسلاك لإنتاج التيار الكهربائيّ فيها عن طريق التحريض المغناطيسيّ، ثم يتم إرسال التيار عبر خطوط النقل إلى محطة فرعيّة في منطقتك ومن ثم يتم نقلها عبر شبكة الكهرباء إلى منزلك. 

يتم تقليل الجهد الكهربائيّ وتوزيعه من خلال خطوط الكهرباء التي تنقل الطاقة الكهربائية إلى منزلك، حيث تحمل عادةً خطوط الكهرباء العلويّة أو الممدودة تحت الأرض ما يصل إلى 34500 فولت. ولكن يُخفّض هذا التوتر بواسطة المحولات إلى حوالي  120 – 240 فولت بحيث يكون آمنًا للاستخدام المنزليّ.1

المراجع