تاريخ الكهرباء الجزء الأول

مر علم الكهرباء أو الهندسة الكهربية أو الكهرومغناطيسية بدءا من نشأته وحتى التمكن من توليد الكهرباء ونقلها والتحكم فيها بعدة محطات  مهمة 

ما قبل العلم .. الشك والخرافة  : في القرن السادس قبل الميلاد رصد الفليسوف اليوناني طاليس Thales ظاهرتان الاولى قدرة الكهرمان Amber عند حكه على جذب المواد الخفيفة كالقش ، كما لاحظ الخصائص المغناطيسية للحجر المغناطيسي Loadstone والتسميتان electricity and magnetism أصلها يوناني ، لكن الفليسوف والمدرس طالس قد تلقى أهم فترة من تعليمه للفيزياء والجيومتري من كهنة مصر القديمة في ممفيس وبالتالي فقد يكون تاريخ رصد الظاهرتان راجع إلى تاريخ اقدم بكثير وفي مصر الفرعونية . ومع ذلك هناك الكثير من العلوم والتقنيات التي لم تصل إلينا فقد تكون الكهرباء كان لها وجود ولكن بصورة مختلفة وتنتج بأساليب مختلفة و لأغراض مختلفة تماما .. 

المرحلة الأولى : كتاب DeMagnete  الكهرباء الاستاتيكية و الليدن جار .. William Gilbert and Benjamin Franklin : 

البداية الحقيقية لعلم الكهربية يبدأ من كتاب De Magnete للعالم William Gilbert عام 1600 م الذي وضع اول الخطوات للبحث في هذا العلم كعلم بعيد عن اي خرافات واعتقادات خاطئة  .. بعد أن جمع ودرس كل ما يتعلق عن تلك الظواهر من أفكار وتجارب ..  وتكليلا لمجهوده اطلق اسمه كوحدة للقوة الدافعة المغناطيسية MMF . جيلبر

الاختراع الاكثر اهمية في تلك الفترة هو Leyden jar ويعتبر اول مكثف او بطارية و اصبح هو المصدر المستخدم للتجارب اللاحقة توصل الي الاختراع بشكل مستقل عن الاخر كل من الالماني E. G. von Kleist في Kammin في المانيا وهو الاسبق .. و في Leyden في هولندا Pieter van Musschenbroek and his assistant Cunaeus ونسب الاختراع الى الاخير كما واضح من التسمية ..والفكرة انه لاحظ عندما تملأ bottle بالماء ويوضع فيها قضيب معدني يبرز من رقبة الزجاجة وتعرض للشحنات من خلال الة كهربية فلاحظ انه عندما تبعد الزجاجة عن الالة ويتم لمس القضيب باليد تشعر اليد بوخز مؤلم وسرعان ما انتشر الخبر في اوروبا وتم صنع نماذج وتكرار التجربة .. وفي انجلترا عندما عرض Sir William Watson الليدن جار على Dr. Bevis فاشار عليه الاخير بطلاء الخارج ب sheet lead or tin foil بدل استخدام اليد .. قام واستون بطلاء الداخل والخارج ب leaf silver  وحصل على شحنات قوية .. وقام John Smeaton بتجربة استخدم الطلاء من tin foil وحصل على نتائج جيدة ..بعد ذلك استخدم الليدن جار في تجارب لنقل الشحنات منه الى مسافة بعيدة وقياس سرعة الكهرباء او نقل الشحنة ..  الفرنسي Pierre Charles استطاع نقلها 5700 قدم ولكن زمن النقل كان غير دقيق .. ولكن في انجلترا عام 1748 قام بالتجربة الثلاثي Sir William Watson, Henry Cavendish, Dr. Bevis,  واخرين استخدموا الارض كطرف ثان و نجحوا في تفريغ الشحنات على مسافة 12276 قدم واعلنوا ان السرعة كانت لحظية .. 

 اول من قام استخدم مصطلح بطارية هو بنجامين فرانكلين بعدما قام بتوصيل عدة من مكثفات ليدن معا واستخدمها في تجاربه 

إذا أول ما رصد هو الكهربية الاستاتيكية ، وفي تلك الفترة وما قبلها ارتبطت في أذهان الناس مفهوم خاطئ عن Lightning  مبني على الخرافة إلا عند البعض  خصوصاً بعد فترة من دراسة ظاهرة الكهرمان  حتى عصر النهضة الاوروبي ما بعد القرن 12 حتى اثبت فرانلكن بشكل قاطع وبالتجربة ان البرق هو مثله مثل القوس الناتج من الكهربية الساكنة ويمكن توجيه من خلال موصل ، عام 1752 م ، اثبت العالم الأمريكي  Benjamin Franklin   طبيعة الصاعقة الكهربية بتجربة خطيرة بطائرة ورقية  موصل في خيطها مفتاح معدني حيث انتقلت الشحنات من الصاعقة عبر المفتاح والخيط الرطب الى يده وتعرض لصدمة  كهربية ، وقام بتصميم نظام حماية من الصواعق فعال .

وفي تلك المرحلة تم اختراع وصناعة العديد من المعدات والآلات التي تعمل على فكرة الشحنة الكهربية و الشرارة الكهربية 

   المرحلة الثانية : وهي مرحلة electrochemistry  حيث اكتشف العالم الكيميائي والفيزيائي الإيطالي Alessandro Volta  عام 1800 م مبدأ عمل البطارية الكهربائية او العمود الكهربي أي إمكانية تحويل الطاقة الكميائية إلى طاقة كهربية  .

     قبل ذلك كان كل ما يتعلق بالكهرباء هو انتاج الشحنات الكهربية بالحك او الحث او التسخين ولم يكن هناك تيار متدفق مستمر ولكن تيار عابر عبارة عن تفريغ للشحنات المتراكمة وطورت  لذلك معدات مثل الالات الكهربية  و lyedn jar و electrophorus..  وغيرها ..هذه المرحلة يمكن نسبتها الى كل من الايطاليين Luigi Galvani (1737-1798)  .. استاذ التشريح والمهتم بالعلوم الكميائية والفيزيائية  وAlessandro Voltta (1745-1827)  استاذ التاريخ الطبيعي .. فالبداية كانت عند جلفاني عندما لاحظ انقباض عضلة الضفدع .. والثالث هو الانجليزي Humphry Davy  الذي استطاع ان يفسر تلك الظاهرة بانها تفاعل كميائي  لكن الثمرة انتجها فولتا ..  عندما اخترع الـ  voltaic pile عام 1798 ثم اعلن عن اختراعه الهام عام 1800 ولكن حتى يصل لتلك الثمرة توجد سنوات من التجارب والتنافس .. ففي البداية  كانت هناك ملاحظات دون العمل عليها ؛ ففي عام 1700 لاحظ  كل من Joseph, a Frenchman, and Caldani تقلص عضلة الضفدع عند تعرضه لتفريغ كهربي .. وعام 1752 نشر الهولندي Swammerdam,  نتائج تجاربه بان العضلات تتقلص او تنقبض عندما تتلامس من نقطتين احدها موصلة بطرف من النحاس والفضة .. وعام 1762 نشر السويسري Johann Georg Sulze ملاحظاته بان عندما يلامس اللسان معدنين مختلفين مثل silver and lead ينتج على اللسان طعم مثل iron sulfate ..  لكن البداية الحقيقية عام 1780  عن طريق جلفاني عندما كان يقوم بتشريح ضفدع في حضور نفر من عائلته ..الضفدع على المنضدة وبجواره الة كهربية تنتج شرارة فلاحظ عند وجود الشرارة وعند ملامسة المشرط المعدني للضفدع انقبضت عضلته بالرغم من عدم تلامس الضفدع مع الالة دون تحليل ايقن جلفاني ان السبب هو الكهرباء واستمر 11 سنوات يكرر التجارب وجرب المصادر المتاحة الالات  الليدن جار وكهرباء الغلاف الجوي من خلال الاقطاب وجرب معادن مختلفة للمشرط وحصل على نفس النتيجة ولكنه تفسيره كان ان مصدر الكهرباء هو العضلة نفسها ونشر نتائج هذه السنوات عام 1791 .

   ولكن وصلت اخبار اكتشافه قبل نشرها لاخرين منهم فولتا الذي اهتم بالتجارب ولكنه كان مقتنع ان مصدر الكهرباء هو المعادن وليس العضلة او العصب ونشأ تنافس بين فولتا و جيلفاني ولكل منهم متابعين يؤيدون وجه نظر ممثلهم حتى مات جيلفاني عام 1898 واكمل ابحاثه رفيقه Aldini  استاذ الفيزياء .. كان هناك جانب صحيح لكليهما ولكن  فولتا هو من انتج ثمرة في النهاية واعلن عن اختراعه العمود الكهربي voltaic pile عام 1800 ..

   المرحلة الثالثة : العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية و Electodynamics، فأول من اكتشف العلاقة بين التيار والمغناطيسية هو العالم الفيزيائي الدنماركي Hans Christian Ørsted عام 1820م حيث اكتشف ان للتيار اثار مغناطيسية – اشعاع -  واستنتج ان عند مرور تيار كهربي في موصل ينشأ مجالات مغناطيسية على شكل دوائر حول هذا الموصل ، ثم بنى على ذلك عالم الرياضيات والفيزيائي الفرنسي André-Marie Ampère بدءا من عام 1820م ووضع علاقات رياضية لتوضيح العلاقة بين الكهربية والمغناطيسية والتجاذب والتنافر بين حاملي  التيار ومنها Amper’s Law   ، ثم وضع الرياضي الفيزيائي الاسكتلندي James Clerk Maxwell   (1831–1879) المعادلات الرياضية الصحيحة التي تصف قانون أمبير وغيرها من المعادلات الاساسية المؤثرة .