أنواع التفريغ الكهربائي واستخداماتها

كتابة: دعاء اشرف آخر تحديث: 27 يناير 2022 , 16:49

أنواع التفريغ الكهربائي

لا يوجد أنواع للتفريغ الكهرباء ولكن هناك أنواع ثلاثة للجيل الساكن المتولد بسبب التفريغ الكهربائي وهم: “التلامس والانفصال، التراكم الساكن، التراكم الاحتكاكي” هم الثلاثة أسباب التي تؤدي إلى نشأة الكهرباء الساكنة لكن أولا لنعرف ما هو التفريع الكهربائي [1].

تنشأ الكهرباء الساكنة نتيجة لاختلال يحدث هذا للذرة عن طريق اكتسابها إلكترون أو أن تفقد الذرة إلكترون وحتى تتمكن من معرفة كيف يحدث هذا عليك بمعرفة ماذا يحدث في كل نوع من الأنواع الثلاثة:

  • توليد الكهرباء الساكنة المتسبب به التلامس:

في هذا النوع يجب أن يكون الجسم ين منفصلين عن بعضهما حتى يحدث التلامس الذي يؤدي إلي توليد شحنة ثابتة ويتم هذا عن طريق نقل الإلكترون من الجسم إلى الآخر.

  • التراكم الساكن

النوع الثاني فيه يتم توليد الكهرباء الساكنة بسبب التراكم الثابت للانفصال، ويشبه في تقنية لتوليد الكهرباء التلامس ولكن المواد تكون متلامسه فعليا مع بعض ولكن تتولد الكهرباء الساكنة عند فصل أسطح الأجسام عن بعض.

هنا لا يمكن للإلكترونات أن تعود إلى حالتها الأولي ولكن كمية الكهرباء الساكنة التي تنتج عن التراكم الاستاتيكي المنفصل يكون أكبر بكثير من مثيلة التراكم الساكن الذي ينتج للتلامس ويكون هذا بسبب مساحة السطح الكبيرة .

  • التراكم الاحتكاكي

أما النوع الثالث وفيه يتم التوليد الساكن عن طريق تراكم الاحتكاك الساكن ويحدث هذا عندما يكون هناك احتكاك بين جسمين مما يسبب نقل للإلكترونات الموجودة في التكافؤ الخارجي للجزيئات من ذرة إلى أخرى بسلاسة.

حتى إذا زادت القوة التي تسبب ضغط أكبر فيؤدي ذلك إلي تلامس أكبر بين الجزيئات مما يسبب تزايد للشحنة الناتجة ، ونستنتج أن التراكم الساكن الاحتكاك يسبب شحنات أعلى بالتأكيد من التراكم الساكن الذي يسببه التلامس .

استخدامات التفريغ الكهربائي للمهمة

الكثير يتعرض لهذا النوع من التفريغ الكهروستاتيكي أكثر من مرة بحياته وهو شئ غير ضار تماما وغير نافع أيضا، والتفريغ الكهروستاتيكي هو مثلا الشعور بصدمة كهرباء ولكنها تكون خفيفة جدا عن لمس بعض الأشياء [2].

مثل مقبض الباب أو عند خروجك من السيارة أما في القرن الخامس عشر كان على الناس حينها التعامل مع الكهرباء الساكنة قبل أن يتم التعرف عليها كنوع من مصادر الطاقة.

لكن تقوم معدات التفريغ الكهروستاتيكي ESD على نقل شحنات الكهرباء الساكنة وحدث هذا عن طريق تفريغ الشحنات في شكل أمن و يحدث هذا بهدف:

  1. أولا منع تراكم الكهرباء الساكنة,
  2. تفريغ الكهرباء الساكنة يتم توليدها بأمان.
  3. أخيرا حماية الناس و المنتجات ومن أثار التصريف العرضي.

ومن أكثر الأجهزة التي تم تصميمها بناء على تفريغ الكهرباء هي:

  1. مقاعد العمل المضادة للكهرباء الساكنة.
  2. أسلاك التأريض.
  3. الأدوات الاستاتيكيه.
  4. قفازات ضد الكهرباء الساكنة.
  5. المطاط ESD.
  6. الملابس الإستاتيكية.

لما تسببة الكهرباء الساكنة من أثار سلبية على الجودة للمنتجات وأيضا سلامة العاملين على الإنتاج مثل حدوث مشكلات في معالجة الورق والأقمشة أيضا عند إنتاج البلاستيك لذا تم صنع أدوات للتفريغ منها وأيضا مراقبة الشحن الثابت ومنها:

  1. Trek 341B: يمتاز هذا الجهاز بسرعة عالية وجهد عالي والفولتميتر الإلكتروستاتيكي.
  2. Trek 541A: الفولتميتر الكهربائي الغير متصل بعمليات EOS و ESD
  3. Trek 875: هو مستشعر الجهد الكهروستاتيكي مصمم خصيصا للمراقبة الداخلية تراكم الشحنات الكهروستاتيكية .
  4. Trek 520 Series: هو فولتميتر محمول

التفريغ الكهربائي للغازات

يتم تفريغ الغازات باستخدام أنبوب زجاجي يطلق علية أنبوب التفريغ ويأتي أنبوب التشغيل بشكل أسطواني يوجد به أنبوب جانبي، وفي كل طرف قطب معدني حتى يتمكنوا من من توصيل الكهرباء من خلال ويتم ضخ الهواء داخل الأنبوب مضخة الهواء للحفاظ على ضغط بالأنبوب [3].

قد وجد أن وجود الغازات لا يمكنه توصيل الكهرباء مهما كان شدة الجهد المستخدم والذي قد يصل إلي 10000 ڤولت، وهو جهد كهربي كبير جدا ولكن تم اكتشاف أنها يمكن توصل الكهرباء عند وجود ضغط منخفض و هذا تم اكتشافه من قِبل العالم ويليام كروكس وقد قام بالاستنتاج من خلال عدة تجارب منها.

  • عند التعرض لضغط 10-2 ضغط جوي مما يسبب تهيج المحيط بالكاثود القطب السالب عن طريق ترك مسافة صغيرة بينها وبين القطب وهي المساحة المظلمة ليبدأ التيار بالتدفق من قطب لآخر.
  • أما عند ضغط 10-3 ضغط جوي مما يسبب لتوهج الأنبوب كامل و يتغير لون التوهج على حسب الغاز الموجود، أيضا على لون الزجاج المستخدم.
  • عند وصول الضغط 10-5 ضغط جوي يصل التوهج باقي الأنبوب والذي يكون مقابل للكاثود لينبعث أشعة الكاثود من الكاثود لذا استنتج أنه عندما يمر التفريغ الكهربائي ينتج أشعة الكاثود، لكن هذا فقط عندما يمر عند ضغط منخفض جدا.
  • يتم استخدام أنبوب التفريغ بلوحات الإعلانات الموجود بمراكز التسوق، و اللوحات الموجودة بالطرق والتي يتم تعبئتها بغاز النيون أو استخدام غاز النيون وأنواع من الغازات الأخري ذات الضغط المنخفض جدا لانه الغازات تعطي توهجات ذات ألوان متغيرة.
  • أيضا يؤثر لون الزجاج على تغير اللون والتوهج وأيضا الأضواء والتوهجات التي يسببها غاز الصوديوم الذي الغاز المستخدم في صناعة مصابيح الإضاءة بالشوارع.

أنبوب التصريف

هو أنبوب زجاجي يتم ملء الأنبوب بالغاز عن طريق ترتيب الأقطاب الكهربائية في غلاف عازل ومقاوم للحرارة، تعمل هذه الأنابيب على تأين الغاز الموجود بالأنبوب وحتى تتمكن من توصيل الكهرباء.

يعتمد الجهد المطلوب حتى يتمكن من التفريغ على التعبئة وهندسة الأنبوب ويستخدم السيراميك في صناعة الأنبوب بجانب الزجاج المتعارف علية أما الأنابيب العسكرية تستخدم معدني مبطن بالزجاج حتى تلاقي أجهزة الكاثود البارد والكاثود الساخن.

أما الكاثود هو شعاع أو حزمة إلكترونية يتم ملاحظ هذه الأشعة داخل أنبوب التفريغ حتى أنه إذا كان هناك قطبين على الجوانب هي التي تمكنك من ملاحظة التوهج .

أما الأنابيب الحديثة تستخدم الانبعاث الحراري وفيها يتكون الكاثود من سلك حراري رفيع يتم تسخينه بواسطة التيار الكهربي مما يسبب فقد بعض الإلكترونات لأنها تكون ذات شحنات سالبة لذا ينفرها الكاثود و يجذب القطب الأخر و هو القطب الموجب.

سيتم تحركهم في خطوط مستقيمة و يسبب الجهد بين الأقطاب إلي تسريع الجسيمات من منخفضة الكتلة إلى أن تصل إلى سرعات عالية داخل الأنبوب، وقد كانت أشعة الكاثود هي أشعة غير مرئية ولكن عند اصطدامها بالجدار الزجاجي سببت لون للتوهج علي حسب الغاز الموجود وأيضا على حسب درجة شفافية الزجاج بالأنبوب .

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
error: