ما هي مراحل اكتشاف الكهرباء

من اخترع الكهرباء ومتى

الطاقة الكهربائية هي شكل من أشكال الطاقة الموجودة في الطبيعة، ولم يتم اختراعها من قبل البشر، ولكن تم اكتشافها، وبالرغم من ذلك، عندما نضغط على الزر ونحصل على الكهرباء على الفور وتعمل المصابيح، يبدو ذلك مثل السحر، ولكن هذا الحدث حدث نتيجة لجهود العديد من العلماء على مراحل مختلفة، ولم يحدث فجأة.

لقد فهم البشر مفهوم الطاقة الكهربائية منذ أزمنة بعيدة، ففي حوالي 600 قبل الميلاد، اكتشف الإغريق أن فرك الفراء على العنبر – وهو راتينج يؤخذ من أشجار متحجرة – يسبب تجاذبًا بين الاثنين، وبالتالي فإن الإغريق في الحقيقة اكتشفوا الكهرباء الثابتة.

اكتشف العلماء وعلماء الآثار أوانيًا تحتوي على صفائح من النحاس بداخلها في الثلاثينيات من القرن الماضي، ويعتقد أنها كانت ربما بطاريات قديمة مستخدمة لإنتاج الضوء في المواقع الرومانية القديمة.

تم اكتشاف أجهزة مشابهة في الحفريات الأثرية الموجودة بالقرب من بغداد، وهذا يعني أن الفرس القدماء ربما استخدموا شكلا مبكرا من البطاريات لتوليد طاقة كهربائية

في عام 1600، استخدم الطبيب الإنجليزي ويليام جيلبرت كلمة “إلكتريكوس” باللاتينية لوصف القوة التي تتأثر بها بعض المواد عند تحريكها ببعضها البعض.

بعد بضع سنوات، قام عالم إنجليزي آخر، توماس براون، بكتابة العديد من الكتب واستخدم كلمة “الكهرباء” لوصف أبحاثه التي قام بإنشائها على أساس عمل جيلبرت.

أما الكهرباء كما نعرفها اليوم فقد استغرق اكتشافها وكشف أسرارها ما يقرب من 270 عاما، ويتم احتسابها منذ اكتشاف بنجامين فرانكلين للكهرباء حتى الاختراعات الحديثة التي نمتلكها اليوم من السيارات الكهربائية إلى أجهزة الكمبيوتر التي يتم شحنها بالضوء (تقنية Li-Fi).

مراحل اكتشاف الكهرباء

قام العديد من الفيزيائيين بالعمل على اكتشاف وتطوير الطاقة الكهربائية، وتُعد هذه المحطات أهم الأحداث في تاريخ اكتشاف الكهرباء:

بنجامين فرانكلين واكتشاف الكهرباء

في عام 1752، قام بنجامين فرانكلين بتجربته الشهيرة بالطائرة الورقية التي أدت إلى اكتشاف الكهرباء كما نعرفها اليوم، ووصف بأنه مكتشف الكهرباء،

فرانكلين كان عالما أمريكيا بارزا وأحد آباء التأسيس للولايات المتحدة الأمريكية، وفي تجربته ربط مفتاحا بخيط طائرة ورقية أثناء عاصفة رعدية، وأثبت أن الكهرباء الساكنة والبرق هما نفس الشيء.

بعد هذا الانجاز التاريخي، ازداد الناس حماسًا لمحاولة التسخير قوة الكهرباء لتحقيق هدف أساسي وهو إضاءة منازلهم بطريقة رخيصة وآمنة بدلاً من استخدام المصابيح الزيتية والغازية التي يمكن أن تشتعل بسهولة وتشكل خطرًا.

أليساندرو فولتا

أليساندرو فولتا كان عالما فيزيائيا وكيميائيا ورائدا في مجال العلوم الكهربائية، وقد لعب دورا مهما في اكتشاف طرق استخدام الكهرباء. واشتهر فولتا بابتكاره للبطارية الكهربائية، والتي سميت بـ “الكومة الفولتية” من قبل الناس في عام 1800. وبفضل اختراعه، تمكن العلماء لأول مرة من إنتاج تدفقات ثابتة من التيار الكهربائي، مما أدى إلى موجة من الاكتشافات والتقنيات الجديدة.

كان فولتا أول شخص يعزل غاز الميثان، حيث يمكن أن ينفجر الميثان الممزوج بالهواء عندما يتم تعريضه لشرارة كهربائية، وهذا هو أساس عمل محرك الاحتراق الداخلي.

اكتشف فولتا أيضا “الكهرباء الملامسة” التي تنتج عند تلامس معادن مختلفة، وقام بتأليف أول سلسلة كهربائية، وفيها أظهر ترتيب الفولتية التي يمكن للمعادن المختلفة في البطارية إنتاجها بشكل تصاعدي من الأعلى إلى الأقل.

تم اكتشاف أن الجهد الكهربائي المخزن في المكثف يتناسب طردياً مع شحنته الكهربائية، وبعد تقدير مساهمة أليساندرو فولتا في تطوير الكهرباء ، تم تسمية وحدة قياس الجهد الكهربائي بالفولت.

مايكل فارادي واكتشاف الكهرباء

في عام 1831م، اكتشف مايكل فاراداي أنه يمكن إنتاج تيار كهربائي عن طريق تمرير مغناطيس عبر سلك نحاسي.

فارادي هو عالم إنجليزي ولد في جنوب لندن عام 1791 م، ولم يتلق سوى التعليم الأساسي نظرا لظروف عائلته المادية الصعبة، وعمل في تجليد الكتب عندما كان في الرابعة عشرة من عمره، مما مكنه من قراءة عدد كبير من الكتب العلمية، وحضر محاضرات الكيميائي همفري ديفي في المعهد الملكي عام 1812 وأعجب بأفكاره.

أرسل إليه رسالة يطلب منه فيها أن يعمل معه كمساعد، لكن همفري رفض في البداية. لاحقا، أرسل إليه طلبا للعمل معه كمساعد كيميائي في المؤسسة الملكية عام 1813.

بعد ذلك ذهب فارادي مع همفري في جولة بعدة دول أوروبية التقى خلالها بمجموعة من العلماء المؤثرين في تلك الفترة، ثم عاد في عام 1815 وواصل العمل في المعهد الملكي وساعد ديفي وعلماء آخرين في تجاربهم، لكنه قام أيضًا بتجاربه الخاصة، حتى توصل لاكتشاف الدوران الكهرومغناطيسي، وقد نشر بحثه عن الدوران الكهرومغناطيسي وهو المبدأ الذي يعمل به المحرك الكهربائي عام 1821.

وفي عام 1831، اكتشف فارادي الحث الكهربائي، وهذا الاكتشاف المدهش أسس أساس الكهرباء الحالية وكيفية توليدها، من خلال المغناطيس والأسلاك النحاسية في محطات الطاقة الكبيرة. وبفضل هذا المبدأ، تم اختراع كل من المحرك الكهربائي (الذي يحول الكهرباء إلى حركة) والمولد (الذي يحول الحركة إلى كهرباء)، وهما الجهازان اللذان ساعدا البشر في تحويل الكهرباء من مفهوم فكري إلى تقنية ملموسة يمكن استخدامها.

كان فارادي مسؤولاً عن إبداع العديد من المصطلحات المستخدمة في مجال الفيزياء والكيمياء الكهربائية، مثل “القطب”، و”الكاثود”، و”الأيون.

توماس أديسون واختراع المصباح الكهربي

تم اعتبار توماس أديسون كواحد من أعظم المخترعين الذين عاشوا على الإطلاق، لكنه لم يخترع الكهرباء كما يعتقد البعض، لكنه قد اخترع أول مصباح كهربائي متوهج في عام 1879م بناءًا على أبحاث فارادي، وهو المصباح الذي يصدر ضوء أصفر دافئ ويظل متوهج لساعات والذي لا يزال قيد الاستخدام حتى يومنا هذا.

بسبب هذا الاختراع، تقدمت صناعة الإضاءة بالغاز بأكملها وبدأت تصبح من الماضي، وقام إديسون بتأسيس شركته الخاصة لتصنيع وتوزيع اختراعه الخاص بالمصباح الكهربائي في جميع أنحاء أمريكا، كما قام بإضاءة الشوارع لأول مرة باستخدام المصباح الكهربائي في العالم.

صامويل أنسول وإنشاء شبكات توزيع الكهرباء الحديثة

يعزى انتشار مرافق الكهرباء العامة إلى صموئيل إنسول (1859-1938)، حيث كان بإمكانه توليد ونقل الكهرباء، ولكن كان من الضروري استخدامها في اللحظة التي تم استهلاكها فيها، لأن تخزينها كان مكلفًا جدًا وكانتفاعها كان محدودًا.

رأى أنسول فرصة في أوائل القرن العشرين لدمج الكفاءة في الإنتاج والاستهلاك، حيث قام بدمج جميع المولدات الصغيرة واختيار توليد الكهرباء بواسطة مولدات أكبر وأكثر كفاءة صنعتها شركة جنرال إلكتريك، وقد ساهم في توسيع شبكة عملاء الكهرباء.

تم وضع تسعيرة جديدة للكهرباء، وكان أحد هذه الخطط هو مخطط ذروة الطلب، حيث كان يتعين على العملاء الذين استهلكوا الكثير من الكهرباء في فترة زمنية قصيرة دفع رسوم ثابتة بالإضافة إلى رسوم الاستخدام النموذجية.