السترات وزحاليق اللعب وغرف العمليات الجراحية
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص632
2025-09-23
85
إذا خلع شخص معطفه أو سترته في أثناء العمل على كمبيوتر، فقد يخرب الكمبيوتر. إذا تزحلق طفل نزولا على زحلوقة لعب بلاستيكية، وهبط ليجد شخصا آخر، فقد يعاني الطفل من مفاجأة مؤلمة. إذا لم يرتدِ جرّاح النوع الملائم من الأحذية في أثناء إجراء عملية جراحية، فقد يتأذى المريض بصورة تهدد حياته ما وجه الخطورة في هذه الحالات؟ ولماذا يقل الخطر عندما تكون الرطوبة عالية؟
الجواب: حينما تتلامس المواد المختلفة، قد يتم سحب الإلكترونات من سطح إلى آخر، تاركة السطح الأول مشحونا بشحنة موجبة، والثاني بشحنة سالبة. وإذا تم الاحتكاك بين السطحين، فإن نقاطاً أكثر تتلامس؛ ومن ثَمَّ فإن شحنات أكثر تنتقل. وكذلك فإن الخدوش الناجمة عن الاحتكاك قد تزيد من انتقال الإلكترونات.
تُسمى هذه الانتقالات كهرباء الاحتكاك» أو «التماس الكهربي». إذا كان الهواء رطبًا، فإن السطوح تحدث لها معادلة شبه فورية للشحنة، بفضل المياه المحمولة في الهواء. ولكن إذا كان الهواء جافًا، فقد تُصبح السطوح مشحونة بشحنة عالية، إلى حد أن الشرر سيقفز في الهواء من سطح مشحون إلى آخر. في العادة يكون الشرر بين سطح مشحون ومادةٍ موصلة؛ شخص آخر على سبيل المثال، أو شيء معدني. إذا مشى شخص.
على نوع معين من السجاد في يوم جافٌ، وأصبح مشحونا بشحنة سالبة مثلًا، فربما تقفز شرارة بين إصبعه الممدود ومقبض باب معدني، أو شيء موصول كهربيًّا بالأرض؛ صنبور مياه مثلا، أو لوحة مفاتيح كمبيوتر. يحدث انتقال الشحنات عندما يلمس حذاء السجادة، ثم يتحرك إلى أعلى ويبتعد عن السجادة، بينما يمشي الشخص يترك التماس الحذاء مع فائض من الإلكترونات. وعندما يتحرك الحذاء بعيدا عن السجادة، يسوق التنافر المتبادل بعضًا من هذه الإلكترونات الفائضة إلى باقي جسم الشخص؛ ومِن ثَمَّ فإن كل خطوة تعمل على زيادة عدد الإلكترونات الفائضة على الجسم، واضعة إياه في جهد كهربي يبلغ عدة آلاف . من الفولتات
وإذا لمس الشخص شيئًا موصلا آخر، فإن بعضًا من الإلكترونات الفائضة على الأقل - ينتقل إلى ذلك الشيء. وإذا حدث التماس مع الجزء الحر من الجسم، مثل ظهر اليد أو جانب الذراع، يحدث نقل الإلكترونات على مساحة كبيرة، بما يكفي لإمكانية ألا يشعر الشخص بالنقل. ومع ذلك، فإذا وضع الشخص أحد أصابعه بالقرب من الشيء الموصل، فربما يشعر إلى حد كبير بتدفق الإلكترونات؛ فبسبب أن الإصبع جسم مُدبَّب، تستطيع الإلكترونات الفائضة عليه أن تنتج مجالًا كهربيًّا قويا بين الإصبع والشيء الموصل. ويمكن أن يكون هذا المجال قويًّا بما يكفي لسحب الإلكترونات من جزيئات الهواء الوسيطة صانعا مسارًا موصلا بين الإصبع والشيء الموصل. ويمكن حينئذ بسهولة أن تتحرك الإلكترونات الفائضة على الشخص من الإصبع وخلال المسار الموصل، في شرارة يمكن رؤيتها وسماعها والإحساس بها. وإذا أردت تلافي الشرر، فاستخدم جزءًا حرا من جسمك للتماس بدلا من الإصبع، أو أمسك بمفتاح معدني، بحيث يأخذ المفتاح الشرارة (إن إحداث الشرر عند شحمة أذن صديق في «هجوم تسلُّلي» هو طريقة مضمونة لإنهاء الصداقة). تُسبب بعض أنواع الأقمشة انتقالات للشحنات عندما تلمس الجلد أو أقمشة أخرى. معروف أن السترة تُحدِث شررًا عندما تُخلع في طقس جاف. وقد يصبح الطفل الذي يتزحلق نزولا على زحلوقة بلاستيكية مشحونا بشحنة كبيرة، إلى حد أن الطفل قد يسقط من الزحلوقة بجهد كهربي يبلغ 10 آلاف فولت إذا وصل الطفل إلى جسم آخر، وخاصة إذا كان الجسم الآخر موصلا متصلا بالأرض، فقد تقفز شرارة مؤلمة بشدة، بين الطفل والجسم لمعادلة شحنة الطفل.
ويمكن أن يكون حدوث الشرر خطيرًا للغاية في العمليات الجراحية. وإذا كان هناك أي بخار قابل للاشتعال، فقد تتسبب شرارة في اشتعال البخار. ومع ذلك، فإن الاستخدام الشائع لمواد التخدير القابلة للاشتعال ألغي في خمسينيات القرن العشرين؛ وبذلك تراجع ذلك الخطر. يمكن أن يتسبب حدوث الشرر بين سطحين في قتل إنسان، إذا كان أحد السطحين موجودا داخل الجسم. في العادة يوفّر الجلد مقاومة كبيرة لتدفق الإلكترونات؛ ومن ثم يحمي القلب، لكن إذا كان تدفق الإلكترونات موجهًا مباشرة إلى السوائل الموصلة داخل الجسم، فإن تدفق التيار عبر القلب قد يكون كافيًا لتخريب النظام الكهربي الطبيعي لضربات القلب وتثير احتمالية مثل هذه الصدمة الميكروية قلق فرق الجراحة بقدر كبير، إلى حد أنهم يختارون ملابسهم بما يُقلل فرصة حدوث الشرر، وتكون أحذيتهم في العادة ذات توصيل جزئي للكهرباء؛ لكي تُصرف الشحنات إلى الأرضية بالسرعة ذاتها التي تتكون بها بسبب الملابس وتكون الأرضية كذلك ذات توصيل جزئي؛ لتستطيع الشحنات بعدئذ الانتقال إلى وصلة أرضية.
وفي العادة، يرتدي العاملون في المكاتب والصناعة، الذين يستخدمون الكمبيوتر أو الأجهزة الإلكترونية الحساسة الأخرى، أساور مؤرّضة لتوفير ممر موصل بين أجسامهم والأرض. عادة ما لا يكون المسار عالي التوصيل، وبذلك تنخفض الشحنة على الشخص على نحو تدريجي، لا سريع جدا مثلما في الشرارة.
الاكثر قراءة في مواضيع عامة في علم البصريات
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
