كل ما في الكهرباء يبدأ من «الشحنة». إن فهمت كيف تنفصل الشحنات وكيف تتجمع، صار البرق والمكثف والتيار حلقات في سلسلة واحدة.
تعريف الكهرباء من زاوية الشحنات
يعرّف المدرب الكهرباء في بدايتها بأنها الفصل بين الشحنات الكهربائية. لو أخذنا مادة وسحبنا منها الشحنات الموجبة وأبقينا السالبة، تصبح المادة مشحونة بشحنة سالبة. ولو سحبنا الشحنات السالبة، تبقى المادة مشحونة بشحنة موجبة.
الكهرباء الساكنة والبرق
هذا المفهوم القديم يُعرف باسم الكهرباء الساكنة (Static Electricity)، وهو يشبه تمامًا تفريغ الشحنات بين السحب والأرض الذي نسميه البرق.
الكهرباء الساكنة هي شحنات متجمعة في مكان ما ولا تجد طريقًا للحركة. حين يكبر الفرق بينها وبين ما حولها بما يكفي، «تقفز» فجأة عبر الهواء في تفريغ سريع؛ هذا ما تشعر به أحيانًا كلسعة صغيرة عند لمس مقبض باب معدني في جو جاف، وهو بصورة مصغّرة جدًا ما يحدث في البرق.
المكثف: وعاء للشحنات
سنتعرف لاحقًا على المكثفات، وهي ليست إلا «وعاء» أو قدرة جهاز على الاحتفاظ بعدد من الشحنات. للمكثف طرفان: أحدهما يحمل شحنة موجبة والآخر شحنة سالبة.
من الشحنة الساكنة إلى الشحنة المتحركة
عندما تتحرك هذه الشحنات نحصل على ما يسميه المدرب «الكهرباء المتغيّرة»، وتغيّر الشحنات بالنسبة للزمن هو ما سنسميه التيار الكهربائي.
الخلاصة الذهبية هنا: الشحنة الواقفة = كهرباء ساكنة، والشحنة المتحركة = تيار. وهذا تمهيد مباشر لمقال التيار الكهربائي والأمبير.
وحدة قياس الشحنة
تُقاس الشحنة بوحدة الكولوم (C) نسبةً إلى العالم شارل كولوم، ويُرمز لها عادة بالحرف Q. والكولوم الواحد كمية كبيرة جدًا من الإلكترونات (قرابة 6.24 × 10¹⁸ إلكترون)، لذلك تراه في الكتب مقرونًا كثيرًا بالبادئات مثل µC وnC.
ولمن يريد صورة أوسع عن المجالات التي تبدأ من هذه المفاهيم البسيطة، راجع دورة التعريف بتخصص الهندسة الكهربائية.
الخلاصة
- المادة تُشحن عندما يختلّ التوازن بين شحناتها الموجبة والسالبة.
- الكهرباء الساكنة شحنات متجمعة، والبرق أشهر أمثلتها في الطبيعة.
- المكثف وعاء يحتفظ بالشحنات على طرفين: موجب وسالب.
- حركة الشحنات مع الزمن هي التيار الكهربائي.
أسئلة شائعة
ما الفرق بين الكهرباء الساكنة والتيار الكهربائي؟
الكهرباء الساكنة شحنات متجمعة لا تتحرك باستمرار، أما التيار فهو حركة مستمرة للشحنات عبر مسار.
هل البرق كهرباء ساكنة؟
البرق هو لحظة تفريغ الشحنات المتجمعة بين السحب والأرض، أي أنه نتيجة لتراكم الكهرباء الساكنة ثم انطلاقها كتيار هائل وقصير.
ما وحدة الشحنة الكهربائية؟
الكولوم (C).
تعمّق أكثر مع دورات المهندس فهد رفاعي
لمن يريد أن يرى أين تقود هذه الأساسيات:
تعريف بتخصص الهندسة الكهربائية
تعريف بالتخصص وفروعه ومساراته، يساعد الطالب أو المهتم على فهم ما سيدرسه وأين يمكن أن يعمل.
المصدر: المحاضرة 1: مقدمة الكهرباء والتيار للمدرب فهد رفاعي. الفقرات المعلّمة بـ«إضافة هندسية للتوضيح» شرح إضافي ليس من نص المحاضرة.