8 – كيف تعمل مصابيح النيون؟

تحتوي المصابيح التي من هذا النوع على غاز يمر فيه تيار كهربائي، وبمرور الكهارب التي يتكون منها هذا التيار في الغاز، تصطدم بذراته، وتعطي بعض طاقتها للذرات. وبحدوث هذا تنتقل بعض الكهارب التي تدور عادة في مدارات حول النواة من أماكنها الأصلية، وتسمى الذرات التي تحتوي على مثل هذه الكهارب المضطربة: (ذرات اضطرابية) وبعد مدة وجيزة تفقد هذه الذرات المضطربة الطاقة الزائدة، وترجع إلى أماكنها الطبيعية، وفي كل مرة يحدث فيها هذا الرجوع، تنطلق بعض الأشعة الضوئية.

ومن العجيب أن الضوء الذي ينبعث نتيجة لهذه العملية، له لون مميز يتوقف على نوع العنصر الغازي نفسه، فلكل غاز مجموعة من الألوان، وهذه الظاهرة تستخدم في تعرف الغاز الموجود في النجوم التي تبعد عنا ملايين السنين الضوئية.

9 – كيف تفتح العين الكهربية (الإلكترونية) الباب وتقفله؟

عندما تسقط أشعة الضوء على معادن معينة مثل البوتاسيوم، والصوديوم، والسيزيوم، تخرج منها كهارب (إلكترونات) إلى الهواء المحيط بها، فلو وصلنا قرصاً مضاء من السيزيوم مثلاً بالطرف السالب لبطارية، فإن عدداً من الكهارب سوف تقفز من القرصين دون أن يتلامسا، لأن الكهارب من قرص السيزيوم سوف تنجذب إلى قرص النحاس، مؤدية إلى سريان تيار كهربائي دون أن يتلامسا، وهذا التأثير الكهروضوئي هو الأساس في استخدام الأجهزة التي تفتح وتقفل الأبواب إلكترونياً.

حيث يوجد شعاع من الضوء موجه عبر فتحة الباب وتستقبله عين كهروضوئية من الجهة الأخرى، ويكبر التيار الناتج، ويستخدم في منع الباب من أن يُفتح، وإذا قطع جسم إنسان الشعاع الضوئي، ينخفض التيار إلى الصفر، وهذا الانخفاض يؤدي إلى تشغيل أجهزة تدير محركاً يفتح الباب.

10 – كيف يعمل المغناطيس؟

لكي نفهم طبيعة المغناطيسية نقوم بإجراء تجربة يُكسر فيها قضيب مغناطيسي إلى قسمين، ثم يُقسم أحد القسمين إلى جزءين وهكذا، وقد أُجريت اختبارات من هذا النوع على أجزاء صغيرة جداً من المغناطيسيات، وكان كل جزء من هذه الأقسام الصغيرة يمثل مغناطيساً، ففي أصغر أجزاء المغناطيس تكون الجزيئات المغناطيسية (الموجبة والسالبة) مرتبة باتجاه واحد، في حين أن المادة غير الممغنطة، كقطعة حديد مثلاً، تكون الجزيئات غير مرتبة، ولترتيب هذه الجزيئات، نقوم بلف سلك حول قطعة الحديد، وإمرار تيار كهربائي في السلك، فيؤثر المجال المغناطيسي الناتج عن الإلكترونات المتحركة في السلك على الجزيئات الممغنطة ويرتبها باتجاه واحد

11 – كيف يلتقط جهاز التلفزيون الصورة صحيحة؟

لكي يؤدي جهاز الراديو والتلفزيون عمله بإتقان، يجب أن يميز بين مئات من المحطات المختلفة التي ترسل إذاعتها في وقت واحد، ويتم الاختيار في جهاز التنغيم بعملية تسمى الرنين.

فإذا وضعنا عدداً من الأكواب المختلفة الحجم على منضدة، ونقرنا كلاً منها بملعقة، فإننا نجد أن كلاً منها تبعث نغمة أو تردُّداً مختلفاً، أي أن كلاً من الأكواب قد اهتز بمعدل يختلف عن الآخر. ويسمى هذا الاهتزاز: (التردد الرنيني).

وإذا تساوى جسمان في تردّدهما الطبيعي، واهتز أحدهما، فإن جزءاً صغيراً من الطاقة سوف ينتقل إلى الجسم الآخر، مسبباً اهتزازه بنفس المعدل ولتوضيح ذلك نقول:

إذا أمسك شخص بزجاجة لبن فارغة، وقرّبها من أذنه، وأمسك شخص آخر بشدة عبر فوهة زجاجة لبن فارغة مماثلة لها، فإن طاقة هذه النغمة ستصل إلى الزجاجة الأخرى، مسببة اهتزازاً بنفس التردد، مما يؤدي إلى سماعها من قبل الشخص الآخر.

وإننا عندما نريد مفتاح المحطات (التنغيم) نعمل في الواقع على تغيير التردد الطبيعي للراديو لينتقي المحطة المطلوبة.

12 – كيف ينتقل الصوت خلال ٍأسلاك التليفون؟

يرجع الفضل في اختراع أول تليفون عملي إلى (جراهام بل) عام 1876 ويتألف تليفوننا الحديث من جزءين أساسيين، المستقبل والمُرْسِلَ:

أما المرسل، فإنه يحول الأمواج الصوتية إلى تغييرات في التيار الكهربائي، ويعكس المستقبل العملية في الجهة الأخرى من خط التليفون.

ويتكون المرسل من علبة صغيرة مملوءة بحبيبات صغيرة (جزيئات) متراصة من الكربون، كما يوجد غشاء في ناحية واحدة من العلبة يتحرك إلى الأمام والخلف تبعاً لذبذبات الموجات الصوتية التي تصطدم به، وتتصل بالعلبة أسلاك لكي يمر التيار الكهربائي خلال جزيئات الكربون.

وتُحدث الموجات الصوتية تغيرات في مواضع جزيئات الكربون، مما يؤدي إلى تغيّر في شدة التيار الكهربائي المار خلال الأسلاك، ومنه إلى المستقبل في الجهة الأخرى. ويتكون المستقبل من سلك رفيع معزول ملفوف حول قطبي قضيب مغناطيسي مركب عليه غشاء من الحديد، وعندما تصل التغيرات التي في التيار إلى الملف، فإنها تغير من قوة المغناطيس. وهذا يجعل الغشاء ينجذب بدرجة أكثر أو أقل، تبعاً لقوة المغناطيس ولهذا فإن الغشاء المعدني يجعل بالإمكان إنتاج الأصوات –ثانية- التي تسببت عنها تغيرات في التيار المرسل.

13 – كيف ينتج المغناطيس تياراً كهربائياً؟

توصل ميشيل فاراداي في القرن التاسع عشر، إلى أنه بالإمكان توليد الكهرباء من المغنطيس، حيث بنى على هذا الكشف أساس الصناعات الكهربية كما نعرفها اليوم.

ولنفرض أننا كونا "ملفاً" من السلك، ثم أوصلنا طرفيه بمقياس كهربي، حينئذ ستكون القراءة في المقياس صفراً، ما دام لا يوجد تيار يمر خلال الملف، ولكن.. ماذا يحدث لو أدخلنا مغنطيساً داخل الملف؟ نلاحظ أن مؤشر المقياس تحرك فجأة إلى قراءة معينة، ثم عاد بسرعة إلى الصفر، وتحصل نفس الحالة، ولكن بقراءة معكوسة للمؤشر، لو أخرجنا المغنطيس من الملف.

ويفسر لنا علماء الطبيعة هذه الظاهرة بأن المغنطيس يكون محاطاً بما يسمى بخطوط القوى المغنطيسية، وهي خطوط وهمية تخرج من أحد قطبي المغنطيس، وتدخل في القطب الآخر، فعند حركة الملف، بالنسبة للمغنطيس، أو بالعكس، فإن خطوط القوى المغنطيسية تقطع السلك، الأمر الذي يسبب سريان التيار الكهربائي في السلك، ويطلق عليه اسم تيار منتج بالتأثير، إلا أنه تيار لحظي لا ينتج إلا لحظة حركة المغنطيس بالنسبة للسلك فقط. وينقطع بمجرد عدم وجود قطع لخطوط القوى بوساطة السلك.

14 – كيف تنظف الكهرباء الغازات العادمة من الدخان؟

هل سبق أن لاحظت جزيئات التراب الدقيقة تتراقص في أشعة الشمس التي تنفذ من الشباك، وهي لا تسقط على الأرض، رغم أن هواء الغرفة ساكن تماماً؟

إحدى النظريات التي تفسر ذلك تقول: إن هذه الذرات فيها شحنة كهربية متجانسة، ويتسبب في ذلك تنافر كل ذرة مع الأخرى، وبذلك لا يتساقط أي منها على الأرض. وإذا أمكن تعادل الشحنة في هذه الذرات، فإنها لا تتنافر فيما بينها، ولا بد لها في النهاية أن تسقط على الأرض.

ويفسر الشكل الطريقة المتبعة في الحصول على المواد الكيمياوية الثمينة المتطايرة في الغازات العادمة لبعض المصانع. حيث تمر الغازات الساخنة خلال غرفة معدنية قبل أن تدخل المدخنة، ويوجد في سقف الغرفة قرص معدني متصل بمادة عازلة، ويتصل هذا القرص بشحنة كهربية موجبة، فبمرور الذرات السالبة الشحنة أسفل القرص الموجب للشحنة، تنجذب إليه بسبب اختلاف الشحنة، وبمجرد أن تلمس القرص تفقد شحنتها السالبة، وتكتسب شحنة موجبة، وبمجرد حدوث ذلك، تُطرد بعيداً عن القرص، متجمعة أسفل الغرفة، حيث تتعادل شحنتها، أما الغازات التي نُزعت عنها الشوائب، فتُدفع خارجاً إلى المدخنة.

*     *     *