اكتشاف طبيعة الكهرباء - The Nature of Electricity

سنة الاكتشاف :  1752م

ما هذا الاكتشاف؟

• تم اكتشاف أن جميع أنواع الكهرباء هي ذاتها

من المكتشف؟

• بنجامين فرانكلين Benjamin Franklin

لماذا يُعد هذا الاكتشاف ضمن المائة العظمى للإكتشافات في العالم؟

تعتبر الكهرباء واحدة من أعظم مصادرنا للطاقة ومن المصادر الطبيعية القليلة. فكانت تجارب فرانكلين بمثابة أولى المغامرات العلمية إلى طبيعة واستعمالات الكهرباء والتي كشفتها على طبيعتها الحقيقية. كما نشرت البساط للعديد من التطورات العلمية والهندسية خلال القرن التاسع عشر وكذلك للانفجار التطوري الذي شهده حقل التطبيقات الكهربائية بعد ذلك- کالبطاريات والمحركات والمولدات والمصابيح... الخ.

كيف تم اكتشاف طبيعة الكهرباء؟

كل ما كان يعرف عن الكهرباء في منتصف القرن الثامن عشر، أنها على نوعين: ساکن جذّاب وصاعق قاتل. كان بنجامين فرانكلين Benjamin Franklin أول عالم يجري تجارب كهربائية جادة عام 1746م. كما وكان أول من توقع أن الساكن والصاعق شكلان مختلفان للشيء ذاته.

أجرى فرانكلين تجاربه باستعمال أوعية لايدن- أوعية زجاجية كبيرة مملوءة بالماء للنصف ومغلفة بصفائح قصديرية من الداخل والخارج. وقد امتد قضيب خلال عازل قطني من فوهة الوعاء إلى عقدة معدنية. وعندما كان يُشحن وعاء لايدن بذراع يدوي، فإن كل من يمسك بالعقدة كان يشعر بوخز كهربائي.

توّصل فرانكلين إلى طرق لمضاعفة كمية الطاقة الكهربائية التي تولدها أوعية لايدن، وأوجد طريقة لربطها بالتسلسل بحيث يمكنها مجتمعة أن تحمل شحنة قاتلة من الكهرباء.

وخلال إحدى عروضه أمام أصدقائه عام 1752م، لامست يد فرانكلين العقدة المعدنية للوعاء بالخطأ، فتفاجأ الجميع بانتقال وميض أزرق مدوِ من العقدة إلى يده، فدفع به مسافة للوراء وأوقعه أرضاً. أدرك فرانكلين حينها أن هذه الرجة المدوية كانت نسخة مطابقة لبرق راعد.

قرر فرانكلين إثبات أن الساكن والصاعق من الكهرباء  سيّان وذلك بتصميم دائرة كهربائية شبيهة بوعاء لايدن تسمح بانتقال الكهرباء من الغيوم كما انتقلت إلى وعاء لايدن من قبل.

صنع فرانكلين دائرته من سلك معدني رقيق مُثّبت بطائرة ورقية (لجمع الكهرباء من الغيوم) و مربوط بفتيل الطائرة. وكان يفترض أن تسري الكهرباء من خلال الفتيل إلى مفتاح حديدي كبير مربوط بأسفله، بينما تربط الطرف الآخر للمفتاح إلى شريط حريري غير موصل يمسكه بيده. وهكذا سوف تنحصر الكهرباء بالمفتاح، كما انحصرت بوعاء لايدن سابقاً.

ولمّا هبت عاصفة هوجاء بعد أسابيع قلائل، هرع فرانكلين إلى طائرته الورقية. وتحت هزيم الريح العاتية وإرعاد الغيوم الماطرة، إلتوت الطائرة في الهواء وتمزقت بعيداً كالثور الهائج.

ثم حدث ما حدث. لا، لم يصدم برق راعد الطائرة الورقية كما أُشيع، ولم يمت فرانكلين كما مات عالم فرنسي آخر محاولاً إعادة تجربته بعد بضعة أشهر. بل ما حدث فعلاً في ذلك العصر العاصف أن الفتيل ومض وميضاً أزرق خافت، وانتفشت أليافه. وكان فرانكلين قادراً على رؤية الكهرباء وهي تتقاطر خلال الفتيل و كأنها مادة سائلة.

مدّ فرانكلين يده بحذر تجاه المفتاح. يا للهول! قفزت شرارة إلى إصبعه وصدمته  كما حصل له مع وعاء لايدن بالضبطª".

الساكن والصاعق كلاهما واحد إذن- الكهرباء السائلة!

كان التطبيق العملي لتجربة فرانكلين هو اختراعه لمانعة الصواعق، التي أنقذت الآلاف من المساكن والبشر على مر القرون اللاحقة. والأهم من هذا، أن عمل فرانكلين قد ألهم علماء آخرين أمثال فولتا وفاراداي وأورستيد و آخرين في القرن التاسع عشر لتكملة مشواره في فك أسرار طبيعة الكهرباء.