التكهرب electrisation يقصد بها هنا تكهرب الأجسام، وليس كهربة المدن والقرى التي تعني إيصال التيار الكهربائي إليها.

تحوي الذرة في حالتها الاعتيادية، غير المؤينة، عدداً متماثلاً من حوامل الشحنة الموجبة وهي البروتونات، ومن حوامل الشحنة السالبة وهي الإلكترونات، حيث تتجمع البروتونات في نواة الذرة بينما تتحرك الإلكترونات حول النواة وعلى أبعاد مختلفة عنها ومحدّدة، مما يجعل قوة ارتباطها بالنواة مختلفة فتكوِّن ما يسمى قشوراً (طبقات) إلكترونية.قد يكون ارتباط الإلكترونات بالنواة ضعيفاً في القشور السطحية بحيث يمكن انتزاعها منها بسهولة إذا أعطيت هذه الإلكترونات كمية صغيرة من الطاقة. تغادر هذه الإلكترونات السطحية بعض ذرات المواد، كالمعادن، وتتحرك حركة عشوائية ضمن المادة. تسمى هذه الإلكترونات «الإلكترونات الحرة». وتتعلق ناقلية مادة ما (كهربائيتها) بعدد الإلكترونات الحرة الموجودة في واحدة الحجم منها عند درجة حرارة الجسم العادية. فالناقل الجيد كالمعادن يحتوي عدداً كبيراً نسبياً من الإلكترونات الحرة في الدرجة العادية من الحرارة، أما الناقل الضعيف (العازل) كالزجاج والإيبونيت فيحوي عدداً قليلاً جداً من الإلكترونات الحرة في الدرجة العادية، وتكون معظم الإلكترونات السطحية مرتبطة بذراتها ارتباطاً قوياً لا يمكنها من الانتنطق بين ذرة وأخرى. لهذا السبب تتكهرب العوازل بسهولة لأن الشحنة التي تصل إليها تظل متوضعة في النقاط المولودة منها.

إن لشحنتي البروتون والإلكترون القيمة المطلقة نفسها وتساوي e =1.602.10-19 كولون، لكنهما من نوعين مختلفين، أطلقت الصفة الإيجابية على الأولى (البروتونات) والسلبية على الثانية (الإلكترونات)، وهذه التسمية اعتباطية لا علاقة لها بالمعنى الرياضي للزائد والناقص، وإنما أطلقت للتمييز بين النوعين فقط، إذ عثر تجريبياً حتى الشحنات من النوع الواحد تتنافر، بينما تتجاذب شحنات النوعين المختلفين. وينطق عن الذرة حيادية حين تحوي عدداً متساوياً من البروتونات والإلكترونات في الحالة الاعتيادية. بقي الاعتقاد بأن شحنة الإلكترون (أوالبروتون) هي أصغر شحنة كهربائية موجودة في الطبيعة، وأن الشحنات الكهربائية التي تحملها الأجسام هي مضاعفات سليمة لهذه الشحنة العنصرية، وذلك منذ اكتشف العالم تومسون (1856- 1940) J.J.Thomson الإلكترون عام 1897 حتى ستينات القرن العشرين. لكن اكتشاف الكواركات quarks، التي تعد اليوم المكوِّنات الأساسية للبروتونات والنترونات، أظهر أنها تملك شحنة تساوي ثلث أوثلثي هذه الشحنة العنصرية.

والتكهرب هوفصل دائم أومؤقت لأحد نوعي الشحنة عن النوع الآخر بحيث يطغى عدد أحدها على عدد النوع الآخر. فاقتلاع عدد من إلكترونات المادة، مثلا، يجعل الشحنة الموجبة مسيطرة. ونقول عن المادة أنها مكهربة إيجابياً، وبالعكس فإن إضافة عدد من الإلكترونات إلى المادة يجعل الشحنة السالبة هي المسيطرة وبذلك نقول إذا المادة مكهربة سلبياً، وإن هذا التغير في عدد الإلكترونات صغير نسبياً موازنة مع عدد الذرات فهومن مرتبة1010. وبعبارة أكثر عمقاً يمكن القول إذا التكهرب هوقدرة الأجسام المادية على توليد مجال تأثير حولها يدعى الحقل الكهربائي يؤثر في الشحنات عند وجودها ضمنه، وقد تكون هذه الحقول الكهربائية عالية الشدة حتى على المستوى الذري أوالنووي.

على الرغم من حتى السبب الشائع للتكهرب هوحدوث نقص أوزيادة في عدد إلكترونات المادة، لكن هذا ليس ضرورياً في جميع حالات التكهرب، إذ إذا الجسم المستقطب الذي لا يتطابق مركزا شحناته الموجبة والسالبة فيه سيولد حقلاً كهربائياً بجواره مع تساوي الشحنتين.

التاريخ

كيفية حدوث التكهرب

يمكن إحداث التكهرب عملياً بإحدى طرائق ثلاث: التكهرب بالدلك والتكهرب باللمس والتكهرب بالتأثير.

1ـ التكهرب بالدلك: وهي أقدم طرائق التكهرب التي عهدها الإنسان، فقد اكتشف اليونان منذ القدم (600ق.م) أنه إذا دلك قضيب من الكهرمان بالصوف اكتسب خاصة جذب الأجسام الخفيفة إليه مثل قصاصات الورق الصغيرة. ثم تبيَّن وجود مواد أخرى كالزجاج والإيبونيت تكتسب هذه الخاصة عند دلكها بالصوف. وقد أطلق اسم التكهرب على خاصة الجذب هذه نسبة إلى حدثة كهرمان اليونانية (إلكترا electra) وسمي الجسم الذي اكتسبها الجسم المكهرب. ودعيت الشحنة التي يكتسبها الزجاج المدلوك بالصوف شحنة موجبة، كما دُعيت الشحنة التي يكتسبها الإيبونيت المدلوك بالصوف شحنة سالبة. فلدى دلك الزجاج بالصوف يخسر الزجاج عدداً من إلكتروناته التي تأخذها بترة الصوف، في حين يكسب الإيبونيت بعض إلكترونات بترة الصوف، فيصير الإيبونيت ذا شحنة سالبة وبترة الصوف ذات شحنة موجبة. نرى حتى الصوف تكهرب في المرة الأولى فصار يحمل شحنة سالبة ومرة أخرى صار يحمل شحنة موجبة، بمعنى حتى نوع كهربائية الجسم في حالة التكهرب بالدلك على مادتي الجسمين المدلوكين، وقد صنفت الأجسام تبعاً لذلك في سلسلة تبين حتى دلك جسمين من هذه السلسلة فسيتكهرب الجسم المتقدم في السلسلة إيجابياً في حين يتكهرب المتأخر أوالتالي سلبياً، على سبيل المثال لدينا هذه السلسلة: الزجاج المصقول، الصوف، وبر الهرة، الحرير، الخشب، المعدن، الإيبونيت، السللوئين.

2ـ التكهرب باللمس: إذا مجرد ملامسة جسم مكهرب بأحد نوعي الكهربية لجسم آخر معتدل فإن كمية من شحنة الجسم المكهرب ستنتقل إلى الجسم المعتدل، ويتباعد هذان الجسمان نتيجة لذلك إذا كانا قادرين على الحركة. فإذا علّقت كرة من مخ البيلسان بخيط شاقولي عازل ثم لمست بقضيب من الزجاج المدلوك بالصوف، فإن الكرة ستبتعد عن القضيب لاكتسابها جزءاً من الشحنة الموجبة نفسها. وتكرر الحادثة نفسها عند استبدال القضيب الزجاجي بقضيب من الإيبونيت والاختلاف فقط في نوع الشحنة.

3ـ التكهرب بالتأثير: تحدث كيفية التكهرب هذه بمجرد اقتراب جسم مشحون من قضيب ناقل معتدل ومعزول حيث تكون في أوضح صورها. إذ تظهر الشحنات ذات الإشارة المعاكسة لشحنات الجسم المشحون عند الطرف القريب للقضيب من الجسم بينما تظهر شحنات مماثلة بالإشارة عند الطرف البعيد (إن الإلكترونات هي التي تتحرك بسهولة في هذه الحالة فتنجذب إلى أحد الطرفين تاركة الطرف الآخر موجباً). ويمكن التأكد من ذلك بربط كرتين من مخ البيلسان بطرفي سلك معدني، وتعليق هذا السلك من منتصفه عند أحد طرفي القضيب فيلاحظ تباعد الكرتين، أما إذا علقتا عند منتصف القضيب فلا يلاحظ تباعدهما مما يشير على عدم وجود شحنات في منتصف القضيب. كذلك إذا لمسنا القضيب الذي شحن بالتأثير (أي وصلناه بالأرض) سنلاحظ انطباق الكرتين المعلقتين عند الطرف البعيد مما يشير إلى انفراغ الشحنة الكهربائية عند هذا الطرف وهروبها إلى الأرض. أما إذا بتر الاتصال مع الأرض وأبعد الجسم المشحون فإن الكرتين المعلقتين ستتباعدان أينما وضعتا على طول القضيب نتيجة توزع الشحنة، التي كانت متجمعة في الطرف القريب مع الجسم المشحون على سطح القضيب بكامله.

يشار إلى حتى أهمية التكهرب لا تقتصر آثارها على مسألة اللذعة الكهربائية التي يعانيها راكب السيارة عند ملامسة معدنها بعد سفر، أومسألة البرق والصواعق الناجمة عن تكهرب الغيوم بل برزت الآن أهميتها من حديث على صعيد الإلكترونيات الحديثة نتيجة إمكانية توليد حقول كهربائية عالية بوساطة شحنات طفيفة إذا كانت المسافات الفعالة قريبة جداً مما يجعل تأثير هذه الحقول مخرباً إذا لم يحسب حسابه.

تطوير المولدات، والمولدات الكهربائية المغناطيسية

الإنارة الكهربائية

قوس الإضاءة

المصابيح الكهربائية

محطات الكهرباء المركزية ونظم معزولة

عامل الحمولة

الأنظمة المعزولة أوالذات الطاقة المولدة

المحركات الكهربائية

Direct current electric motors

Alternating current electric motors

Alternating versus direct current

Poly-phase current

نقل وتوزيع الطاقة

الشبكة الكهربائية

المنزلية كهربة

التوربينات البخارية

كهربائية شارع السكة الحديد (الترام أوعربات)

كهرباء كيمائية

الأفران الكهربائية

التكلفة التاريخية للكهرباء

فوائد كهربة

فوائد الإضاءة الكهربائية

ما قبل الطاقة الكهربائية

{{رئيسي | Line shaft

تأثير الاقتصادية لكهربة

مصادر الطاقة لتوليد الكهرباء

الطاقة الكهرومائية.

توربينات الرياح

الحرارية

Diesel-electric transmission

رواد الكهربة

• توماس اديسون
• نيكولا تسلا
• Samuel Insull
• جنرال إلكتريك
• Tennessee Valley Authority

مرونة الطاقة

انظر أيضا

• Electric vehicle
• Mains electricity by country Plugs, voltages and frequencies
• Railway electrification system
• Renewable electricity
• Renewable energy development
• Rural electrification

المصادر

Notes

قائمة المراجع

Hunter, Louis C.; Bryant, Lynwood (1991). A History of Industrial Power in the United States, 1730-1930, Vol. 3: The Transmission of Power. Cambridge, Massachusetts, London: MIT Press. ISBN . Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

• McNeil, Ian (1990). An Encyclopedia of the History of Technology. London: Routledge. ISBN .
• Nye, David E. (1990). Electrifying America: Social Meanings of a New Technology. The MIT Press. Text "Cambridge, MA, USA and London, England " ignored (help)
• Zambesi Rapids - Rural electrification with water power [1]