قصة اختراع الكهرباء

مقدمة عن الكهرباء

الكهرباء موضوع واسع يستخدم لتوضيح تصرفات الإلكترونات والبروتونات، يشكل التدفق اللاحق للإلكترونات التيار الذي نستخدمه لتنشيط كل شيء من حولنا، من المهم أن ندرك أنّ العديد من العلماء المتفانين قاموا بأنفسهم لجلب الكهرباء بالشكل الذي نعرفه اليوم، بالنسبة للعديد من الناس، فإنّ الكهرباء يصنف من بين أشياء أساسية أخرى مثل الطعام والماء وهواء التنفس ومع ذلك، يعتبر معظمنا هذا الاختراع المهم أمرًا مفروغًا منه، من تشغيل أجهزة الراديو إلى الثلاجات.

تجلب الكهرباء العديد من الأشياء الإيجابية في الحياة، ومع ذلك فإنّ هذه الفوائد لا تأتي بدون مخاطر خاصة بها، الكهرباء لديها القدرة على التسبب في الموت الفوري إذا لم يتم التعامل معها بالطريقة الصحيحة، على الرغم من أنّ الكهرباء أصبحت جزءًا لا يتجزأ في معظم المنازل، إلّا أنّ هناك خطرًا من ألّا يكون العالم في وضع يسمح له بإنتاج ما يكفي من الكهرباء لسكانه في المستقبل القريب، قد يكون لذلك تداعيات خطيرة على حياة جميع المتضررين، هناك حاجة لفهم تاريخ الكهرباء وفوائدها واستخداماتها الحالية ومستقبلها إذا أردنا تقدير هذا الاختراع المهم.

قصة اختراع الكهرباء

وفقًا لديانا بوكو يعود تاريخ الكهرباء إلى أكثر من ألفي عام، إلى الوقت الذي اكتشف فيه الإغريق القدماء أنّ فرك الفراء على العنبر تسبب في جذب بين الاثنين، بحلول مطلع القرن السابع عشر، كان هناك العديد من الاكتشافات المتعلقة بالكهرباء والتي توصل إليها العلماء، ومن بينها مولدات الكهرباء الساكنة والفصل بين التيارات الموجبة والسالبة، بحلول هذا الوقت، توّصل الأطباء أيضًا إلى صيغة لتحديد المواد التي كانت عوازل أو موصلات، في وقت مبكر من عام 1600، توّصل أطباء مثل ويليام جيلبرت إلى مصطلحات مثل الكهرباء للإشارة إلى الطاقة التي تنبعث منها بعض المواد عند حكها بمواد أخرى، وهذا يدل بوضوح على أنّه حتى قبل اختراع الكهرباء كانت هناك اكتشافات أخرى أشارت إلى وجود الكهرباء.

العلماء الذين ساهموا في اختراع الكهرباء

على الرغم من أنّ العديد من الناس يعتقدون أنّ بنيامين فرانكلين كان المخترع الوحيد للكهرباء، إلّا أنّ الأبحاث الحالية التي أجريت حول هذه المسألة أثبتت عكس ذلك، تستغرق جميع الاختراعات تقريبًا مئات السنين للوصول إلى الكمال، علاوة على ذلك، تأتي جميع الاختراعات تقريبًا من خلال الجهود المتضافرة لمختلف المخترعين، لذلك تمّ اختراع الكهرباء من جهود لا حدود لها من مختلف الناس، لفترة طويلة، فتن البرق الجنس البشري، مع تقدم الوقت دفع هذا السحر العلماء اليونانيين مثل طاليس إلى ملاحظة أنّ فرك العنبر بالفراء يمكن أن يولد شحنة كهربائية.
بعد بوقت قصير، حاول الفيزيائي الألماني أوتو فون غريكه توليد الكهرباء عام 1650، بعد ما يقرب من 80 عامًا من اكتشاف أوتو فون، اكتشف عالم فيزياء إنكليزي آخر يُدعى ستيفن جراي أنّ بعض المواد لديها إمكانات أكبر لتوصيل الكهرباء على غيرها، بعد ما يقرب من عقدين من اختراع جراي، أثبت بنجامين فرانكلين بما لا يدع مجالًا للشك أنّ البرق والشرارة الناتجة عن فرك العنبر ضد مادة الفراء التي اخترعها الفيزيائي اليوناني تاليس سابقًا مرتبطان، لاحظت ديانا بوتشي أنّ “تجربة الطائرة الورقية ساعدت فرانكلين على إقامة علاقة بين البرق والكهرباء، مّما أدّى إلى اختراع مانع الصواعق”.
(بوكو) يعتبر هذا أحد أهم العلماء في اختراع الكهرباء، في عام 1786 لاحظ لويجي جالفاني أنّ السكين المعدني الذي يتعرض لساق ضفدع ميت سيشكل نوعًا من التفاعل، جعله هذا يعتقد أنّ ساق الضفدع يجب أن تكون مصدرًا للكهرباء، ومع ذلك بعد ست سنوات اختلف عالم إيطالي آخر اسمه أليساندرو فولتا مع هذه النظرية، وبدلاً من ذلك أشار إلى أنّ مصدر الطاقة لم يكن ضفدع جالفاني، بل السكين الفولاذي ولوحة القصدير حيث وضع الضفدع، وفقًا لفولتا “عندما يحدث البلل بين معدنين مختلفين، يتم إنتاج الكهرباء” (Gavin Electrical) باستخدام هذه المعرفة، صمم أول بطارية كهربائية موثقة، كانت بطارية فولتا الكهربائية أول مصدر للتيار الجاف (DC) معروف للإنسان.

بعد اختراع فولتا، أصبح من الممكن الآن إنتاج الكهرباء التي تتدفق بطريقة ثابتة، من خلال جهود فولتا، أصبح من الممكن الآن توصيل الكهرباء من مكان إلى آخر باستخدام قطعة من الأسلاك، كانت هذه مساهمة كبيرة في اكتساب علم الكهرباء كما نعرفه اليوم، بعد مساهمته الهائلة، قرر العلماء تسمية الوحدة المستخدمة لقياس الجهد الكهربائي فولت تكريما لأليساندرو فولتا، في عام 1827، صقل جورج سيمون أوم أفكار فولتا وتوصل إلى قانون كهربائي جديد يُعرف باسم قانون أوم، استخدم العلماء الذين حاولوا التوصل إلى تحليل للدوائر الكهربائية هذه العلاقة لاحقًا.

الأحداث التي غيرت مجرى الكهرباء

بعد اكتشاف الكهرباء على الرغم من قيام العلماء الأوائل بالكثير من الأعمال الأساسية، كان عام 1830 نقطة تحول في اختراع الكهرباء، في ذلك العام بدأ عالم إنجليزي يدعى مايكل فاراداي في توليد الكهرباء على نطاق تجاري، من خلال إبداعه الخاص وأخذ أفكار من قبله، تمكن فاراداي من إنتاج المغناطيس الكهربائي، من خلال عمله الفكري، استطاع فاراداي أن يأتي بالتكنولوجيا التي تمّ استخدامها لتصنيع المحركات والمحولات الكهربائية، جاء ذلك بعد أن أدرك أنّه يمكن استخدام المغناطيسية لنقل التيار الكهربائي كان دينامو فاراداي أو المحول الكهربائي خامًا بكل المقاييس ولم ينتج سوى جزء صغير من التيار الكهربائي ومع ذلك، فقد شكل هذا أساسًا قويًا يتم من خلاله توليد الكهرباء.

بعد اختراع فاراداي، كان هناك ما يقرب من 40 عامًا قبل ظهور الاختراع الرئيسي التالي، جاء ذلك في عام 1879 بعد أن بنى الأمريكي توماس ألفا إديسون أول مولد تيار مباشر عملي على الإطلاق، كان إديسون أيضًا قادرًا على بناء الفوتوغراف والتلغراف الجيد التكوين، جنباً إلى جنب مع صديقه جوزيف سوان، عالم من بريطانيا، تمكن إديسون من اختراع أول مصباح كهربائي، أنشأ العالمان فيما بعد شركة تصنيع لإنتاج المصابيح الكهربائية وبيعها، أدّى هذا إلى ثورة في اختراع الكهرباء حيث كانت الإضاءة الكهربائية قبل هذه الإضاءة تتم فقط عن طريق مصابيح القوس الخام.
في سبتمبر 1882، أخذ إديسون اختراعه أبعد من ذلك من خلال نصب إنارة الشوارع في أحد شوارع نيويورك، على الرغم من أنّ هذا كان طفرة كبيرة في اختراع الكهرباء، إلّا أنّه تلقى انتقادات كبيرة من عامة السكان وزملائه العلماء الذين رأوا أنّ التيار الجاف يحتوي على أوجه قصور كبير، ومع ذلك لم يثبط عزيمته إديسون واستمر في العمل على تحقيق نجاح كبير لاختراعه، في نفس الوقت الذي كان إديسون يحاول فيه نصب إنارة الشوارع في مدينة نيويورك، كان أحد رجال الصناعة الذي يدعى جورج وستنجهاوس يهتم بشدة بالكهرباء، وبالتعاون مع نيكولا تيسلا، أنشأوا مصنعًا لإنتاج التيار المتردد (AC).

تمكنت (Westinghouse و Tesla) من إقناع السكان الأمريكيين والعالم بأسره بالتخلي عن استخدام (DC) لصالح (AC)، من خلال هذا التبني أصبح من الممكن الآن نقل كمية كبيرة من الكهرباء، والتي كان من المستحيل حتى الآن باستخدام التيار الجاف فقط، مساهم رئيسي آخر في تطوير الكهرباء كان جيمس وات، يرجع الفضل إلى المخترع الاسكتلندي في اختراع محرك تكثيف البخار، تقديراً لجهوده تمّ تسمية الوحدة الكهربائية للتيار باسم (Watt) تكريماً له، لابد من ملاحظة أنّ الأجهزة الكهربائية المخترعة لا يترجم بالضرورة إلى وجود كهرباء، فالكهرباء موجودة منذ القدم هذه الأجهزة هي مجرد اختراعات فنية تهدف إلى جمع الكهرباء وتخزينها، لكنه كان محصلة نتيجة مثابرة من مجموعة من العلماء.

فوائد واستخدامات الكهرباء

تشكل الكهرباء جزءًا أساسيًا في حياة كل شحص منا، الشيء الوحيد الذي يجعل الكهرباء متاحة بسهولة هو أنّ الموارد المستخدمة لصنعها متنوعة، اليوم تعتمد جميع أشكال النقل تقريبًا على الكهرباء لتعمل، من قطارات الركاب إلى السيارات الفردية، هناك حاجة للكهرباء لتشغيلها، تعتمد معظم السيارات التي يتم تصنيعها اليوم على الكهرباء فقط لتدوير العجلات التي بدورها تحرك السيارة، حتى النماذج التقليدية التي تعتمد على الغاز لتشغيلها لا تزال بحاجة إلى الكهرباء لتشغيل المحركات والتحكم فيها وإعطاء الطاقة لأجزاء تكميلية أخرى.
هذا يدل على أنّه بدون الكهرباء، لن يتمكن الجنس البشري من الانتقال من نقطة إلى أخرى باستخدام وسائل النقل المتاحة، بصرف النظر عن وسائل النقل، تتطلب جميع الأجهزة المنزلية تقريبًا الكهرباء لتشغيلها، من أنظمة التدفئة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الراديو الترانزستور وأجهزة التلفزيون والعديد من الأجهزة المنزلية الأخرى كلها تتطلب الكهرباء لتشغيلها، علاوة على الإضاءة هناك حاجة إلى الكهرباء لتسهيل الاتصال، يتم ذلك من خلال تشغيل أجهزة الكمبيوتر، والهواتف المحمولة، وخطوط الهاتف الثاب ، والأهم من ذلك في إرسال الإشارات.
في غياب الكهرباء، سيعود العالم إلى عصر كتابة الرسائل وإشعال النيران أو حتى التلويح بالأعلام لتمرير الرسائل، يعتمد التصنيع الصناعي، وهو القوة الدافعة لكل دولة على حدة، على الكهرباء لتشغيل كل جزء من الصناعة تقريبًا، هذا يعني أنه بدون الكهرباء ستتوقف الصناعة التحويلية، مجال آخر حيث تشتد الحاجة إلى الكهرباء هو قطاع الترفيه، مشغلات (MP3)، وأجهزة الراديو المحمولة، تعتبر أجهزة (iPod) جزءًا من الحياة، كل هذه الأجهزة تتطلب كهرباء للعمل سواء تمّ توصيلهم بمصدر للكهرباء أو بالبطارية فإنهم جميعًا يستهلكون الكهرباء.