تراكم جسيمات مشحونة على سطوح الأجسام هي

الكهرباء الساكنة

هي نتيجة تراكم جسيمات مشحونة على سطوح الأجسام

. فالكهرباء الساكنة تعتبر نتيجة لعدم التوازن ما بين الشحنات السالبة والشحنات الموجبة داخل الجسم، كما يمكن أن تتراكم هذه الشحنات فوق سطح الجسم حتى تجد طريقة لتفرغها أو إطلاقها، والطريقة الوحيدة لتفريغها هي من خلال الدائرة الكهربائية.

جميع الأجسام المادية مكونة من ذرات، فيتواجد في الذرة بروتونات وإلكترونات ونيوترونات، تعد البروتونات هي الشحنة الموجبة، أما الإلكترونات فهي الشحنة السالبة وأخيراً النيوترونات الشحنة المتعادلة، ولهذا، كل الأجسام والأشياء مكونة من الشحنات، كما أن الشحنات المتقابلة تجذب بعضها البعض من سلبي إلى إيجابي، ويوجد الشحنات المتنافرة وهي من موجبة إلى إيجابية أو سلبية إلى سلبية، وفي أغلب الأحيان، تكون الشحنات الموجبة والسالبة متوازنة في جسم معين، مما يجعل هذا الشيء أو الجسم محايدًا.[1]

يمكن أن يتسبب الاحتكاك ببعض المواد أو ببعضها البعض إلى أنتقال الشحنات السالبة أو الإلكترونات، فعلى سبيل المثال، إذا تم فرك حذاء على السجادة، فإن الجسم الإنساني يجمع إلكترونات إضافية، وتتشبث الإلكترونات بالجسم حتى يمكن تفرغها، عندما تصل مثلاً هذه الشحنة لكائن له فرو فسيصاب بالصدمة، ولكن لا داعي للقلق، إنها فقط الإلكترونات الزائدة التي يتم إطلاقها من الجسم إلى الحيوانات الأليفة.

منع تراكم الشحنات الزائدة على الاجسام بالمنزل

استخدام منقي ومرطب الهواء بالمكان.
استخدام مادة كيميائية مضادة للكهرباء الساكنة.
مسح الأجسام المشحونة بأوراق تجفيف.

قد يكون الجمع ما بين الهواء الجاف والسخان بسبب السخانات الكهربائية بيئة مثالية لإحداث الشحنات من الكهرباءالساكنة، وفي حالة رفع الرطوبة في المكان من خلال جهاز منقي ومرطب للهواء، فستعمل الرطوبة على تقليل الشحنات من الهواء، يمكن ايضاً عمل جهاز مرطب للهواء يدوياً من خلال وضع الماء ليغلي على الموقد، سوف تحتاج إلى عدم وجود أي غطاء فوق الماء حتى يتم التبخر وعدم التسبب في خطر نشوب حريق، مع أضافة التوابل الموسمية مثل القرفة وقشور الحمضيات التي تنبعث منها رائحة لطيفة أثناء الترطيب.

يمكن استخدام مادة كيميائية مضادة للكهرباء الساكنة للحد من الشحنات على السجاد والمفروشات، وهذا المواد متوفرة لدى مثلاً شركات للسجاد فيتم وضع هذه المادة على من السجاد والمفروشات، ويتم برش السجاد والمفروشات برفق باستخدام رذاذ مضاد للكهرباء الساكنة وتركه وقتًا حتى تجف تمامًا قبل المشي أو الجلوس عليه، فهذه الطريقة تحد بشكل كبير من كمية الكهرباء الساكنة التي تتعرض لها كل من الأرضيات والأثاث، ولصنع هذه المادة منزلياً فهي تتم من خلال مزج غطاءًا واحدًا من منعم الأقمشة السائل في زجاجة رذاذ من الماء من ثم يتم رجها جيدًا ويتم رش السجاد والأثاث المنجد برفق ويترك لينشف.

أستعمال أوراق التجفيف في فرك الأثاث المنجد بالاقمشة أو الجلود مثل مقاعد السيارة أو كرسي المكتب بأوراق تجفيف كونها تحد من التراكم الثابت للكهرباء الساكنة على هذه الأسطح البعض من الألواح حتى تحييد الشحنة الكهربائية.[3]

سبب حدوث الصدمة المرتبطة بالكهرباء الساكنة

في بعض الأحيان قد يحدث خلل كبير ينتج عنه وصول بعض الشحنات لجسم ما وقد يحدث تفريغ ثابت نتيجة لتدفق بعض الشحنة إلى محيط قريب بشكل فجائي، فإذا كانت الشحنة متدفقة عبر جزيئات في الهواء فهي قد تسبب بحدوث شرارة مرئية أو حتى صدمة مؤلمة، وإحدى الحالات الدراماتيكية للتفريغ الكهروستاتيكي تتمثل في البرق وهو حين تتدفق الشحنات الكهربائية بالسحب أو من السحب إلى سطح الأرض.

يمكن أن تكون تأثيرات التفريغ الكهروستاتيكي خطيرة بالفعل وقد تتسبب الشرارات أو الصدمات التي تتعرض لها بعض الأجهزة الإلكترونية مما يتسبب في حدوث ضرر بالجهاز كما أنها قد تضر بالبشر أيضًا، في حالة كانت صدمة صغيرة، فمن غير الجائز أن تسبب لنا أي ألم أو ضرر حقيقي وقد تكون تجربة حدثت لكثيرين، ولكن إذا كانت في بيئة جيدة للاشتعال على سبيل المثال فإذا حدثت شرارة إلكتروستاتيكية قريبة من مواد قابلة للاشتعال أو قابلة للاحتراق، مثل الغاز فهذا قد تتسبب في نشوب حريق.

ما الذي يمكن فعله للحد من هذه المخاطر فهو من السهل جدًا تفريغ الكهرباء الساكنة بأمان من خلال لمس جسم موصل، مثل المعدن أو الأرض، فهذا سيسمح للشحنة الزائدة بالتدفق بعيدًا دون التسبب في شرارة أو صدمة مفاجئة، وأن عملية التفريغ هذه تسمى بالتأريض.[2]

العوامل المسببة لتراكم شحنات الكهرباء الساكنة

فيما يلي بعض العوامل التي تؤثر على معدل توليد الشحنات الإلكتروستاتيكية:

نوع المواد: يحتاج التراكم للكهرباء الساكنة إلى مادتين مختلفتين يتلامسا سوياً، وهذا وفقاً للخصائص الموصلة للمواد أساسية.
وجود الشوائب: ويشتمل هذا على الغبار والأيونات غير المتوقعة.
وجود الاسطح المصنعة ما بين الاجسام: تسهل منطقة التلامس الكبيرة حركة الإلكترونات ما بين المواد.
سرعة الفصل: كلما أرتفعت سرعة الفصل تقل فرصة عودة الإلكترونات للجسم الأساسي كلما زاد تراكم الشحنة.
السرعة: تساعد الحركة ما بين الأسطح على زيادة الشحنة وهذا ما يزيد على السطح نتجة للتلامس مع وجود عدم انتظام على كلا السطحين على اللمس كما قد تسهل الحرارة الناتجة عن الاحتكاك نقل الإلكترون، وبالعادة ما تكون الشحنات الساكنة داخل خطوط الإنتاجية السريعة للشحنات وتكون ذات الاتصال المكثف.
الرطوبة: وهي تزيد من تسرب الشحنة من خلال الهواء المحيط بالجسم المشحون، مما يحد من التراكم، وكلما كان الغلاف الجوي جافًا تزيد الشحنة.[4]

بعض الأمثلة ومجالات تراكم الكهرباء الساكنة

التروس وأحزمة النقل: إن أحزمة يكون معظمها من خطوط نقل الطاقة المسطحة وهي معرضة بشكل خاص لتراكم الشحنات الساكنة نتيجة الاحتكاك بين الحزام والبكرة، فلا تسبب أحزمة النقل المطاطية المستخدمة في حدوث تراكمًا ملحوظًا في الشحن بسبب أن سرعتها الخطية قليلة.
مساحيق الصب: صب الجسيمات الصلبة غير الموصلة داخل المزالق أو الأحواض.
أنتقال الأتربة والغبار: الانتقال الهوائي للمساحيق والمواد الصلبة.
الفوهات النفاثة: الهواء والغازات والسوائل التي يتم طردها من كل من النفاثات أو العمليات وهي تصدر مت يعرف برش الخرسانة.
الخزانات المعدنية المبطة وغير موصلة للكهرباء.
الحاويات أو الأوعية المصنعة من مادة غير موصلة للكهرباء.
يمكن للأنابيب غير الموصلة للكهرباء مثل الألياف الزجاجية أو بولي كلوريد الفينيل أن تراكم شحنات ثابتة في الخارج نتيجة لتدفق السائل.
المقاطع المعزولة من الأنابيب المعدنية وهي مثل المقاطع المفصولة بوصلات لها حواف حشية أو وصلات متأرجحة.
العجلات المطاطية في الأثاث المتحرك على الأرضيات غير الموصلة وإطارات السيارات على الطريق السريع.
أجساد البشر نتيحة لاحتكاك الأحذية المطاطية.
الشحنات الصادرة عن الأقمشة.

مخاطر الكهرباء الساكنة

بعض الأخطار التي تشكلها الكهرباء الساكنة هي:

صدمة كهربائية نتيجة لتدفق التيار من خلال الجسم، مما يسبب للشخص بعض ردات الفعل مثل الانزلاق أو حتى السقوط أو الحروق أو الاسوء هو توقف القلب.
حرائق أو انفجارات نتيجة لاشتعال مواد قابلة للاشتعال أو قابلة للانفجار.
اضطرابات في الإنتاج بسبب معالجة الورق والبلاستيك والمواد المركبة والمسحوق والحبيبات والسوائل.
حدوث تلفيات في المعدات والمكونات الإلكترونية خلال التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).
تلفيات بسبب المكونات الميكانيكية كالمحامل نتيجة لشرارة من خلال المواد الزيتية على أسطح المحامل.