Language
Country/Area
No result found
من هو الرائد الذي اكتشف الشرارة الكهربائية؟ الاختراقات من لايبنتز إلى فرانكلين!
الشرارة الكهربائية عبارة عن تفريغ كهربائي مفاجئ يحدث عندما يخلق مجال كهربائي مرتفع بدرجة كافية مسارًا موصلًا متأينًا. هذه الظاهرة شائعة في الهواء أو الغازات الأخرى عندما يتجاوز المجال الكهربائي المطبق قوة انهيار العزل الكهربائي للوسط، سيتم توليد شرارة كهربائية. ويصاحب هذا الضوء اللامع تفريغ ويصاحبه صوت طقطقة واضح، وهو أمر مثير للإعجاب بلا شك. إن دراسة الشرر الكهربائي ليست جزءًا من الفيزياء فحسب، بل هي أيضًا رحلة للبشرية لاستكشاف أسرار الكهرباء.
تاريخ الشرر الكهربائي
يعود تاريخ الشرر الكهربائي إلى القرن السابع عشر. في عام 1671، اكتشف الفيلسوف وعالم الرياضيات الألماني لايبنتز أن الشرر مرتبط بالظواهر الكهربائية. وفي وقت لاحق، في عام 1708، أجرى صموئيل وول تجارب لإنتاج الشرر عن طريق فرك الكهرمان. مر الوقت إلى عام 1752، حيث طلب توماس فرانسوا داليبالد، بتوجيه من بنجامين فرانكلين، من أحد الفرسان الفرنسيين المتقاعدين، كوفيير، أن يجمع الرعد والبرق، وبذلك يثبت التشابه بين الرعد والكهرباء.
في تجربة الطائرة الورقية الشهيرة التي أجراها فرانكلين، نجح في استخراج الشرر من السحب أثناء عاصفة رعدية.
تطبيق الشرارة الكهربائية
مصدر الإشعال
يستخدم الشرر الكهربائي على نطاق واسع في قابس الإشعال لمحركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين لإشعال خليط الوقود والهواء من خلال قوس كهربائي. خلال هذه العملية، تحدث شرارة كهربائية بين القطب المركزي المعزول والطرف الأرضي. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم أجهزة إشعال اللهب شرارة كهربائية لبدء الاحتراق في بعض المواقد ومواقد الغاز، لتحل محل مشعل اللهب.
الاتصالات اللاسلكية
يستخدم جهاز إرسال فجوة الشرارة فجوة الشرارة لتوليد إشعاع كهرومغناطيسي بتردد لاسلكي ويمكن استخدامه كجهاز إرسال للاتصالات اللاسلكية. تم استخدام هذا الجهاز على نطاق واسع في الأيام الأولى للراديو بين عامي 1887 و1916، عندما تم استبداله بأنظمة الأنابيب المفرغة.
معالجة المعادن
في معالجة المعادن، يتم استخدام الشرر الكهربائي في مجموعة متنوعة من التقنيات، بما في ذلك معالجة التفريغ الكهربائي (EDM)، وهي طريقة تصنيع تستخدم تفريغ الشرارة لإزالة المواد من قطعة العمل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تلبيد البلازما الشرارة (SPS) عبارة عن تقنية تلبيد تستخدم التيار المباشر النبضي من خلال المساحيق الموصلة.
التحليل الكيميائي
يمكن استخدام الضوء الناتج عن الشرارات الكهربائية في التحليل الطيفي لانبعاث الشرارة. يمكن أيضًا استخدام الليزر النبضي عالي الطاقة لتوليد شرارات كهربائية، وهي تقنية تسمى التحليل الطيفي للانهيار الناجم عن الليزر (LIBS). بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام تفريغ الشرارة في توليد الأيونات في قياس الطيف الكتلي.
الضرر المحتمل
على الرغم من استخدام الشرر الكهربائي على نطاق واسع، إلا أن هناك أيضًا مخاطر محتملة. يمكن أن يؤدي الشرر الكهربائي إلى إشعال المواد القابلة للاشتعال مثل السوائل والغازات والأبخرة. حتى التفريغ الكهروستاتيكي الصغير يمكن أن يكون كافيًا للتسبب في وقوع حادث، مما يجعل الشرر يجب الانتباه إليه والتحكم فيه بشكل كامل في البيئات الصناعية.
لشرارات الجهد العالي القدرة على القفز لمسافات أكبر وقد تسبب تفريغات أكثر عنفًا.
بالإضافة إلى ذلك، عندما يتلامس جسم الإنسان مع الكهرباء الساكنة ذات الجهد العالي أو مصادر الطاقة ذات الجهد العالي، قد تتسبب الشرارات الكهربائية في حروق شديدة أو إصابات جسدية أخرى. لذلك، عند تطبيق تقنية EDM، يجب اتخاذ تدابير السلامة المناسبة لتقليل المخاطر المحتملة.
الاستنتاج
من اكتشافات لايبنتز المبكرة إلى تجارب فرانكلين المهمة، لم يُظهر اكتشاف وتطبيق الشرر الكهربائي سحر الكهرباء فحسب، بل وضع أيضًا الأساس لتطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة. واليوم، لا يزال بإمكاننا رؤية الشرر الكهربائي في مختلف المعدات، مما يدفع الناس إلى التفكير: ما هي الاكتشافات والتطبيقات الجديدة التي ستجلبها الشرارات الكهربائية في مجال العلوم والتكنولوجيا في المستقبل؟
