عادل الحلاج
مدير عام المنتدى
العمل : 
مزاجك : 
الهوايه : 
الجنس : 
عدد المساهمات : 5942
تاريخ التسجيل : 06/06/2009
نقاط : 21416
الموقع : www.ebnalnafes.com
 | |  بحث عن الاستاتيكا للمرحلة الثانوية | |
مقدمة
فى أيام الصيف الجافه عندما تمشط شعرك فإن شحنه ذرات شعرك
وشحنة ذرات
المشط سيتغيران فقد فقد شعرك بعض من الإلكترونات (فأصبحت
ذرات شعرك أكثر إيجابيه
) و أعطاها لذرات المشط الذى أصبحت شحنته أكثر سالبية . و
إذا أطفأت النور فى الحجره فإنك ربما ترى بعض من الشرارات التى
تنتقل من المشط إلى شعرك و هذا ما يسمى بالكهرباء
الإستاتيكيه
.
ولكن لماذا تنتقل من المشط للشعر وليس العكس ؟
ذلك لأن النظام يبحث عن
الإتزان . و ذلك يشبه فتحك لباب الثلاجه فى أحد الأيام الحاره وبعد بعض من الوقت ستصبح درجةالحراره بداخل الثلاجه مساويه لدرجة
الحراره خارجها و هنا حدث الإتزان ( ولكن لا تنسى قطع
الطاقه عن الثلاجه قبل إجراء التجربه )
فالذره أو الجسم المشحون يوجد به زياده فى الإلكترونات أو
الشحنه و يسعى لتفريغها و إعطائها إلى جسم أخر تنقصه
الشحنه . صورة برق بمدينة تورنتو .
بعض الناس يظنون أن الجسم المشحون هو جسم
يحمل شحنه موجبه و هذا خطأ . فالذره عندما تكون فى حاجه إلى الإلكترونات
فإنها بذلك تكون مشحونه بشحنه موجبه أما إذا كان بها زياده فى الإلكترونيات تكون بذلك مشحونه بشحنه سالبه .هي شحنة كهربية تتولد داخل أجسامنا نتيجة الاحتكاك بكل ما يحيط بنا من مفروشات ,
سجاد , موكيت( و بالأخص الألياف الصناعية و تخرج على
هيئة شرارة خفيفة تنطلق عند ملامسة جسم معدني أو جسم شخص آخر
..
الكهرباء الساكنة هي فرع العلم الذي يتعامل مع ظاهرة الانجذاب الكهربي. منذ
التاريخ القديم و معروف أن بعض المواد تجذب الحبيبات الصغيرة بعد دعكها. كلمة
إلكترون أطلقت على أجزاء كثيرة من العلم الطبيعي. ظاهرة الكهرباء الاستاتيكية جائت من القوى الكهربية
التي تحدث بين الشحنات المختلفة. هذه القوى وصفها قانون
كولوم. و لكن هذه القوى تعتبر قوى ضعيفة, فالقوى الكهربية بين الالكترون و البروتون, التي تجعلهم منجذبين لبعض في ذرة الهيدروجين, حوالي 40 ماجنينيوت من قوة التجاذب بينهم.تنشأ الكهرباء الساكنة بسبب تجمع الكترونات أو غيابها في منطقة ما.
الورق ينجذب إلى القرص المضغوط المشحونةتتمثل الكهرباء السكونية بتجمع
الشحنات الكهربائية على أجسام المعدات المختلفة, وهي ظاهرة طبيعية. تكمن المشكلة
في تجمع الشحنات على جسم ما للحد الذي يشكل انتقالها إلى جسم آخر حدوث شرارة
كهربائية, في الطبيعة يتم تحرك وانتقال الشحنات من جسم إلى آخر بحرية لا يضبطها
إلا قانون أو خاصية بسيطة وهي انتقالها من جسم إلى آخر بهدف التعادل والتوازن بين
كمية الشحنات المتجمعة .عند تحرك هذه الشحنات يحصل سريان
لخطي للتيار الكهربائي, كما تحصل شرارة كهربائية عند تحرك الشحنات من موقع إلىآخر عبر الجو، أي عندما تقفز تلك
الشحنات من جسم ذو كمية عالية من الشحنات إلى الجسم الآخر ذو شحنات اقل.يمكن ملاحظة هذه الظاهرة يوميا عند
خلع الملابس المصنعة من النايلون أو البوليستر في غرفة مظلمة ليلا فسنلاحظ ظهور
شرر وصوت لفرقعات بسيطة وهذا نتيجة لانتقال الشحنات الكهربائية.كذلك يمكن ملاحظة هذه الظاهرة عند
تقريب ساعدنا المشعر من شاشة التلفاز فسنلاحظ وقوف الشعر وانجذابه إلى شاشة
التلفاز.تشكل هذه الظاهرة مشكلة كبيرة في
الصناعة والمعامل وخصوصا في الصناعة النفطية والغازية مثلا, فأن انتقال الشحنات قد
يسبب شارة قد تكون كافية لإيقاد الغازات والأبخرة المتواجدة بالموقع.لتجاوز مشاكل هذه الظاهرة بسيط في
ظاهره وهو جعل كافة الأجسام متعادلة من حيث تجمع الشحنات عليها, فلن يكون هناك
تجمع للشحنات على جسم ما يفوق ما هو متجمع على الجسم الآخر.لذا من العادة ربط جميع الأجسام
المعدنية في المعمل مع بعضها وربطها مع الأرض من خلال نظام للتأريض بهدف تفريغ كل
الشحنات الكهربائية المتجمعة إلى الأرض.تبقى مشكلة الشحنات المتكونة في
الغيوم وتفريعها في ما بينها وبين الأرض والتي كثيرا ما سببت في حرائق الغابات,
أما لحماية المسقفات والأبنية المرتفعة فيكون بواسطة نظم لمانعات الصواعق والتي
تقوم بتسريب الشحنات والجهد الكهربائي العالي المصاحب لها للأرض.ظاهرة الكهربائية الأستاتيكية ومن الجدير بالذكر ان الكهربائية
الساكنة (الاستاتيكية)تستقر على سطوح الاجسام دائما وذلك لان الشحنات المتولدة على
الجسم تكون من نوع واحد ونتيجه لذلك تنشأ قوى تنافر فيما بينها فتحاول ان تأخذ
اقصى مسافة فيما بينها فتتجه إلى الخارج. وعلى هذا الأساس لا يصاب ركاب الطائرة
بالصاعقة عند مرورهم من خلال غيمه مكهربة فتستقر الشحنات على سطح الطائرة ولا
تتدخل إلى الداخلتعد الكهرباء قبل كل شيء موضوع
شحنات. يوجد نوعان من الشحنات: الشحنات الموجبة والشحنات
السالبة. وتتجاذب الشحنات المختلفة بينما تتنافر الشحنات المتماثلة. وتحتوي
كل مادة على شحنات. عندما يحتوي جسم ما على قدر متساوي من الشحنات الموجبة والسالبة، يقال أنه محايد. وبتغيير هذا التوازن، يصبح الجسم مشحوناً.
فحينئذ يكتسب
صفات اجتذاب أو تنافر ويتفاعل مع الأجسام المشحونة
المحيطة به. وتصف الكهرباء مجموعة الظواهر الناتجة عن الشحنات.
ونميز بصفة عامة الكهرباء الاستاتيكية أو الالكتروستاتيكية (الكهروستاتيكية) التي تتناول التفاعل فيما بين
الشحنات
المتوازنة، والكهروحركية التي تتناول الشحنات المتحركة
داخل الدائرة الكهربية.
تاريخياً، تم إثبات النوع الأول بفضل "ثالس Thalès" في القرن السادس ق.م. بينما لم يظهر النوع
الثاني فعلياً إلى النور إلا بعد اختراع العامود الجاف بفضل فولتا Volta عام ١٨٠٠.
( الالكتروستاتيك الكهروستاتيكية)
على خلاف ما قد يعكسه الاسم، فان الالكتروستاتيكا
ليست كهرباء استاتيكية (ساكنة). بل على العكس تخضع الشحنات للتأثير الكهربي لمثيلاتها. وتحت هذا التأثير، تتنافر الشحنات أو تتجاذب وفقاً
لنوعها. فعند
تمشيط الشعر، تتواجد الشحنات عند الرأس حيث تعد كل واحدة
عازلا يحمل نفس الشحنة ويتنافر مع مثيله. كما أن بعض الملابس
تقوم بتجميع الشحنات الاستاتيكية. وأحياناً بمجرد لمس أي
موصل معدني (أو شخص آخر) يتم تفريغ هذه الشحنات مما ينشئ تياراً على هيئة تفريغ كهربي (غير خطر ولكنه غير لطيف!) كما تتجمع الشحنات أيضاً
أحياناً بين موصلين مستويين ومنفصلين عن طريق طبقة عازلة:
حيث يمثل
ذلك مكثف يسمح بتخزين كمية صغيرة من الكهرباء.
الالكترو ديناميكية التي نربط دائماً بينها
وبين الكهرباء تتناول شحنات دائمة الحركة هذه المرة داخل الدائرة الكهربية، وبهذا يتواجد التيار الكهربي. وليتمكن هذا التيار من
الاستمرار، يجب أن تكون الدائرة مغلقة وأن يحتوي على مادة
واحدة موصلة على الأقل لتوجيه الشحنات، علاوة على
تواجد مولد (عامود جاف، محرك، قطاع...) لتحريكها بالإضافة إلى مستقبل لاستخدامها. ويتكون المولد على الأقل من قطبين، احدهما سالب والآخر
موجب. يقوم هذين القطبين بتحريك بعض الشحنات داخل
الدائرة. وبوجود مولد وسلك موصل، نستطيع تشغيل الكثير من
أجهزة الاستقبال: مصابيح، أجهزة كهربية منزلية، حاسبات شخصية، أجهزة ترانزيستور،...
قد نحاول أيضاً فهم الكهرباء عن طريق دراسة الموضوع من الزاوية الذرية الدقيقة، أي من حيث الذرة. ففي مركز كل ذرة، يوجد نواة
تحتوي على
جزيئات تسمى بروتونات ذات شحنات موجبة. ويدور حول هذه
النواة سحابة من الإلكترونات المشحونة بشحنة سالبة. لذا
تتجاذب البروتونات والإلكترونات وهذا سبب بقاء الإلكترونات
وسط النواة. والإلكترونات ضعيفة التجاذب هي التي يمكن أن تخرج من "مجال التأثير"، وتتجول بهذا داخل المادة، وقد تتجمع في اتجاه مميز وقد
تقفز في بعض
الأحيان لتصل إلى الذرة المجاورة وهذا ما يغير من شحنات
الأجسام أو توزيعها. وتغير الشحنات هذا هو ما نطلق عليه اسم
الكهرباء...الكهرباء الساكنة او الاستاتيكية
هى تراكم الشحنات الكهربائية على الاسطح نتيجة انفصالها عن جزئيتها نتيجة
بعض المؤثرات : تقارب سطحين وابتعادهم مرة اخرى , احتكاك بين مادة خشنة ومادة
ناعمة , حدوث ضغط ميكانيكى مسببا اجهاد على بعض انواع السيراميك ,
اجهاد حرارى على بعض المواد تسمى pyroelectric
materials .
وطالما لم توصل بالارضى ستظل متراكمة تنتظر التفريغ , وعندما تلمس هذا السطح ستشعر
بلسعة مثل الصدمة الكهربية فى قدمك نتيجة استخدامك كموصل للارضى لتفريغ شحنتها عن
طريق نقطة اتصالك مع الارض وهي قدمك , وعندما تكون معزول عن الارض فستستخدم شعرك
للتفريغ فى الهواء مما يسبب وقوفه .كيفية مكافحة الكهرباء الاستاتيكية 1- استخدام خط ارضى – تأريض – التأريض 2- جهاز خاص لترطيب الجو
المحيط بالاسطح لمنع تكونها.3- عبوات مزيلة للشحنات الساكنة تسمى
Antistatic Spray.مشكلة الكهرباء الاستاتييكية تحدث
احيانا عند بعض الاشخاص بسبب طبيعة اجسامهم و زيادة كمية الشحنات فيها ،
والحل الافضل في هذه الحالة هو استخدام إسوارة طبية معدنية مخصصة لهذه الغاية توضع
على اليد.أنظمة التأريض الوقائى
يعرف التأريض بأنه توصيل متعمد لجزء من نظام أو معدة توصيلا مباشرا بالأرض بدون وجود فيوز أو مفتاح أو قاطع فى
هذا الإتصال
الأرضى.
الغرض منه :
1- حماية الأفراد (مواطنين – عمال ) من الصدمات الكهربائية.
2- حماية المعدات الكهربية والمنشآت من التلف .
3- منع جهد الجسم من الإرتفاع إلى
قيمة قد تشكل خطر على الإنسان.
4- السماح بمرور تيار للأرض له
قيمة كافية لتشغيل الأجهزة الوقائية (مصهرات – قواطع) أو أجهزة الوقاية به للتسرب الأرضى.
مكونات التأريض الوقائى :
1- الأرض وهى التربة التى
يوضع فيها الكترودات التأريض.
2- الكترودات التأريض (قد يكون قضيب أو أسلاك
مدفونة أفقيا أو الواح معدنية) فى باطن الأرض.
3- موصلات التأريض.
الأرضى الثابت والأرضى المؤقت :
الأرضى الثابت :
هو الأرضى المركب على المعدات التى يتم توصيله بواسطة
سكاكين بناء على التعليمات وهو يعرف بالأرضى الرئيسى.
الأرضى الإضافى :
(مؤقت – الموضعى ) هو أرضى من نوع معتمد يوضع
فى الأماكن المحددة بأمر شغل (قبل وبعد منطقة العمل ).
أسباب عمل الأرضى المؤقت (الموضعى)
يتم عمل قصر على جميع الأوجه
وتأريضها بأرضى مؤقت بعد فصل التيار أثناء اجراء الصيانة أو أثناء عمل المناورة الـلازمة لتحديد العطل وذلك قبل وبعد منطقة العمل لحماية
العاملين ضد
عودة التيار بطريق خاطىء أو أى سبب أخر.
وبتحليل أسباب الحوادث التى تتسبب فى وفاة
العاملين نجد أنه لم يتم عمل هذا النوع من الأرضى قبل وبعد منطقة العمل.
1- التأريض المحلى Earthing Local
يتم التأريض المحلى بالموقع
العام فى الأبنية الكبيرة أو على مسافات متباينة فى المدن حتى تمنع من
إرتفاع جهد نقطة التعادل عن القيمة المسموح بها و يتم ذلك من خلال ثرى قطبا نحاسيا أو عددا متوازيا منها داخل الأرض على عمق كبير من سطح
الأرض و طبقا
للمواصفات و يتم اختياره نحاسيا المادة لأن مقاومته
النوعية أقل من بقية المعادن بالرغم من أن الذهب أقل فى
القيمة إلا أنه باهظ التكلفه و قد يشكل خطورة لتعرضه للسرقه إذا ما
تم استعماله.
يصلح هذا النوع من التأريض للمناطق الصناعية الصغيرة و للميانى ضخمة الاستهلاك الكهربى علاوه على أنه هام للمنازل
الصغيرة أيضا
و لكنه لابد و أن ينبع عن متخصصين (شركات الكهرباء) حتى
تصبح العملية دون مقننات و نصل إلى الفوضى التأريضية و هو ما لا يجب
أن يسمح بحدوثه خصوصا و أن هذا التأريض قد يؤثر بطريق غير
مباشر على قيمة التيارات القصرية التى تمر بالمفاتيح الكهربية و تزيد بقدر غير محسوب و يفوق حدود تشغيلها فتؤدى إلى تدميرها .
قد يتساءل البعض عن السبب فى احتراق
مفتاح ام يتم تفسيره و يكون نتيجة أنه قد تم وضع تأريض محلى فأثر على قيمة
التيارات صفرية الطور بالأرض مزيدا قيمتها خصوصا و انه عند تصميم الشبكات
يتم قطع مسارات هذه التياراتحتى تصبح الدائرة صفرية الطور غير محسوبه على الإطلاق فتقل قيم التيارات التى نحتاج إلى قطعها من خلال المفاتيح
الكهربية ،و
هكذا نجد أنكثرة هذة النقاط التأريضية يسمح بمرور
التيارات صفرية الطور بينها مزيدا من قدرة التيارات القصرية
و هو ما يلزم إعتباره عند التصميم أيضا لاحتواء التأريض المستقبلى فى
المنطقة التى تتأثر بذلك الموضوع.
شبكة التأريض
نجد أن المناطق كبيرة الاستخدام و ليس الاستهلاك مثل
محطات التوليد أو محطات المحولات عاليه و فائقة الجهد أكثر
تعرضا لتيارات القصر و تأثيرها الخطر ولذلك نجد أن
هذه المحطات تخضع لنظام أخر من التأريض وهو المعروف باسم شبكة التأريض حيث تكون التيارات القصرية هائلة القيمة وتعطى جهدا خطرا مع أقل
المقاومات ويكون فوق التصور إذا ما أهمل هذا البند ويكون
الضحية هم العاملون فى المحطة أو المتواجدين أحيانا.
على الجانب التقنى فإن هذه المشكلة سهلة الحل حيث يتم وضع مقاومة تأريض متناهية الصغر وهو ما يمكن تحقيقة من خلال القاعدة
البسيطة التى
تقلل قيمة المقاومة وذلك من خلال التوصيلات توازى
للمقاومات فعند توصيل مقاومتان متساويتان معا على التوازى
تقل القيمة الفعلية لهما معا إلى النصف إما الثلاث فتكون الثلث وهكذا
ومن هنا أمكن الخروج من المأزق الخطير ومعالجة قيمة مقاومة الأرضى لتصبح أقل ما يمكن من خلال وضع شبكة أفقية تحت سطح الأرض نحاسية طبعا
يخرج منها
أقطابا رأسية لتكون فى حكم التوصيل على التوازى فتقل
القيمة المحصلة لهم جميعا.
كما أنه يمكن تقليل هذه القيمة المحصلة على التوازى فى
الشبكة
التأريضية بأن تستغل الأقطاب الرأسية ليخرج منها على طول
أرتفاعها عددا أخر من الأقطاب الأصغر لتكون أفقية الوضع فتصبح
كلها توازية التوصيل لتقل المقاومة لكل قطب رأسى ونصل إلى
الحدود الدنيا من قيمة المقاومة الأرضية ونكون قد بلغنا الهدف دون تكلفة تذكر وهذا هو ما يتم بالفعل فى المحطات القائمة وهكذا يكون جهد
التلامس غير
خطير أو ضار وتصبح نقطة التعادل داخل المحطة أمنة ويستطيع
الفرد أن يتعامل معها دون خوف وبأمان كامل. محافظة القاهرة إدارة شرق مدينة نصر المدرسة الفنية المتقدمة لتكنولوجيا
الصيانةبحث عنالكهرباء الإستاتيكية إعداد الطالبأحمد السيد محمد أحمدفصل 1/2 | |
|
