[FRAME="12 70"]
الكهربية الساكنة من علوم الفيزياء الاساسية ولها العديد من التطبيقات في حياتنا العملية مثل ماكنات التصوير وطابعات الليزر والمعجلات اللنووية، ولدراسة هذا العلم سوف نقوم بشرح مفاهيمه الاساسية التي يعتمد عليها هذا العلم، وتتلخص تلك المفاهيم في مفهوم الشحنة الكهربية والمجال الكهربي والفيض الكهربي والجهد الكهربي، سنقوم أيضا بدراسة بعد التطبيقات الاساسية مثل المكثف الكهربي والتيار الكهربي المستمر وتحليل الدوائر الكهربية باستخدام قاعدة كيرشوف.
قليل من التقدم الملحوظ في مجال الكهربية الساكنة بعد Thales حتى القرن 16 حين قام العالم Gilbert بشحن ساق من الزجاج بواسطة الحرير، ولكنه لم يتمكن من شحن أي نوع من المعادن مثل النحاس أو الحديد، وبذلك أستنتج أن شحن هذا النوع من الأجسام مستحيل. ولكن بعد حوالي 100 عام (1700) ثبت أن استنتاجه خاطئ وأن الحديد يمكن شحنه بواسطة الصوف أو الحرير ولكن بشرط أن يكون ممسوكا بقطعة من البلاستيك.
وبعد عدة تجارب وجد أن الشحنة المكتسبة يمكن أن تنتقل من الحديد إلى يد الإنسان ثم إلى الأرض وبالتالي تأثيرها سوف يختفي تماما إلا إذا عزل الحديد عن يد الإنسان بواسطة البلاستيك أثناء الدلك. وبالتالي فإن المواد قسمت حسب خواصها الكهربية إلى ثلاثة أقسام هي الموصلات Conductors والعوازل Insulators وأشباه الموصلات Semiconductors
بصفة عامة تكون الشحنة الكهربية في الموصلات حرة الحركة لوجود شاغر بينما في العوازل فإن الشحنة مقيدة.
يتضح في الشكل 1.1 أنه في المواد الصلبة solid الإلكترونات لها طاقات موزعة على مستويات طاقة محددة Energy level. هذه المستويات مقسمة إلى حزم طاقة تسمى Energy Bands المسافات بين حزم الطاقة لا يمكن أن يوجد فيها أي إلكترونات. وهناك نوعان من حزم الطاقة أحدهما يعرف بحزمة التكافؤ Valence Band والأخرى حزمة التوصيل Conduction Band ويسمى الفراغ بين الحزمتين بـ Eg .Energy Gap وتعتمد خاصية التوصيل الكهربائي على الشواغر في حزمة التوصيل حتى تتمكن الشحنة من الحركة، وبالتالي فإن المادة التي تكون بهذه الخاصية تكون موصلة للكهرباء بينما في المواد العوازل كالبلاستيك أو الخشب فإنه تكون حزمة التوصيل مملوءة تماما، ولكي ينتقل أي إلكترون من حزمة التكافؤ إلى حزمة التوصيل يحتاج إلى طاقة كبيرة حتى يتغلب على Eg Energy Gap وبالتالي سيكون عازلاً لعدم توفر هذه الطاقة له.
توجد حالة وسط بين الموصلات والعوازل تسمى semiconductor وفيها تكون حزمة التوصيل قريبة نوعا ما من حزمة التكافؤ المملوءة تماما وبالتالي يستطيع إلكترون من القفز بواسطة اكتساب طاقة حرارية Absorbing thermal energy ليقفز إلى حزمة التوصيل.
بواسطة التجارب يمكن إثبات أن هناك نوعين مختلفين من الشحنة. فمثلاً عن طريق دلك ساق من الزجاج بواسطة قطعة من الحرير وتعليقها بخيط عازل. فإذا قربنا ساقاً آخر مشابها تم دلكه بالحرير أيضا من الساق المعلق فإنه سوف يتحرك في اتجاه معاكس، أي أن الساقين يتنافران Repel. وبتقريب ساق من البلاستيك تم دلكه بواسطة الصوف فإن الساق المعلق سوف يتحرك باتجاه الساق البلاستيك أي أنهما يتجاذبان Attract.
وقد سمى العالم الأمريكي Franklin الشحنة التي تتكون على البلاستيك Negative سالبة واستنتج أن الشحنات المتشابهة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب.[/FRAME]
[FRAME="11 70"] محمد الجوهرى
أبو جنة
[IMG]
[/IMG][/FRAME]