Return to Video

كيف تنتج الكهرباء من خلال البلورات - أشواني بهاراثولا

  • 0:08 - 0:11
    هذه بلورة من السكر.
  • 0:11 - 0:14
    إذا ضغطت عليها،
    ستولد الكهرباء الخاصة بها.
  • 0:14 - 0:18
    كيف بإمكان هذه البلورة البسيطة
    أن تكون مصدرًا للطاقة؟
  • 0:18 - 0:20
    لأن السكر كهروضغطي.
  • 0:20 - 0:23
    الأدوات الكهروضغطية
    تتحول إلى جهد مكانيكي،
  • 0:23 - 0:24
    مثل الضغط،
  • 0:24 - 0:25
    والموجات،
  • 0:25 - 0:26
    والاهتزازت الأخرى
  • 0:26 - 0:29
    إلى كهرباء والعكس صحيح.
  • 0:29 - 0:31
    تم اكتشاف هذه الظاهرة الغريبة
  • 0:31 - 0:35
    بواسطة الفيزيائي بيير كوري
    وشقيقه جاك سنة 1880.
  • 0:35 - 0:38
    اكتشفوا أنهم إذا ضغطوا
    شرائح رقيقة من بلورات معينة،
  • 0:38 - 0:43
    ستظهر الشحنات الإيجابية
    والسلبية على الوجوه المقابلة.
  • 0:43 - 0:45
    هذا الاختلاف في الشحنة أو الجهد،
  • 0:45 - 0:49
    يعني أن البلورة المضغوطة يمكنها
    نقل التيار من خلال الدائرة الكهربائية
  • 0:49 - 0:50
    مثل البطارية.
  • 0:50 - 0:53
    كما أن العملية قابلة للعكس كذلك.
  • 0:53 - 0:57
    تشغيل الكهرباء من خلال هذه البلورات
    جعلها تغير الشكل.
  • 0:57 - 0:58
    جميع هذه النتائج،
  • 0:58 - 1:01
    والتي تحول
    الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية
  • 1:01 - 1:03
    والطاقة الكهربائية إلى مكانيكية،
  • 1:03 - 1:05
    كانت رائعة.
  • 1:05 - 1:08
    لكن هذا الاكتشاف لم ينتشر
    لعدة عقود.
  • 1:08 - 1:11
    التطبيق العملي الأول
    كان في أدوات السونار
  • 1:11 - 1:15
    استُخدمت للكشف عن الغواصات الألمانية
    خلال الحرب العالمية الأولى.
  • 1:15 - 1:17
    بلورات الكوارتز الكهروضغطية
    في جهاز الإرسال السونار
  • 1:17 - 1:21
    اهتزت عندما تعرضت لتبديل الجهد.
  • 1:21 - 1:24
    مما أرسل موجاتٍ فوق الصوتية
    من خلال المياه.
  • 1:24 - 1:27
    لقياس كم من الوقت استغرقت هذه الموجات
    لترتد مرة أخرى
  • 1:27 - 1:30
    واكتشفت مدى بعدها.
  • 1:30 - 1:32
    للتحولات المعاكسة،
  • 1:32 - 1:34
    تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية،
  • 1:34 - 1:37
    لنأخذ مثلاً الضوء الذي يعمل عندما تصفق.
  • 1:37 - 1:40
    التصفيق بيديك
    يرسل موجاتٍ صوتيةٍ من خلال الهواء
  • 1:40 - 1:43
    ويتسبب في التواء عنصر بيزو
    ذهابًا وإيابًا.
  • 1:43 - 1:47
    هذا يصنع الجهد الذي باستطاعته
    التأثير بما فيه الكفايه لإضاءة المصابيح.
  • 1:47 - 1:50
    بالرغم من أنها مصادر تقليدية للكهرباء
    التي تبقيهم مضيئة.
  • 1:50 - 1:54
    إذًا، ما الذي يجعل المادة كهربية إجهادية؟
  • 1:54 - 1:56
    الإجابة تعتمد على عاملين:
  • 1:56 - 1:58
    التركيب الذري للمواد،
  • 1:58 - 2:01
    وكيف وزعت الشحنة الكهربائية داخله.
  • 2:01 - 2:03
    العديد من المواد بلورية،
  • 2:03 - 2:04
    يعني أنهن مصنوعات من ذرات أو أيونات
  • 2:04 - 2:08
    مرتبة في نمطٍ منظمٍ ثلاثي الأبعاد.
  • 2:08 - 2:10
    هذا النمط له كتلة بناء
    تسمى وحدة الخلية
  • 2:10 - 2:13
    التي تعاد مرارًا وتكرارًا.
  • 2:13 - 2:16
    في معظم المواد البلورية
    غير الكهروضغطية،
  • 2:16 - 2:19
    الذرات في وحدة الخلية
    انتشرت بشكلٍ متناظرٍ
  • 2:19 - 2:20
    حول نقطة الوسط.
  • 2:20 - 2:24
    ولكن بعض المواد البلورية
    لا تمتلك مركز التماثل
  • 2:24 - 2:27
    مما يجعلهم مرشحين للكهروضغطية.
  • 2:27 - 2:29
    دعونا نشاهد الكوارتز،
  • 2:29 - 2:32
    مادة كهروضغطية
    مصنوعة من السيليكون والأكسجين.
  • 2:32 - 2:37
    الأكسجين فيه شحنة سلبية طفيفة
    والسيليكون لديه شحنة إيجابية طفيفة،
  • 2:37 - 2:38
    مما يؤدي إلى فصل الشحنة،
  • 2:38 - 2:41
    أو ثنائي القطب من خلال كل رابط.
  • 2:41 - 2:44
    عادةً تلغي هذه الثنائيات القطبية
    بعضها البعض،
  • 2:44 - 2:47
    لذلك ليس هناك انفصال نقي من الشحنة
    في وحدة الخلية.
  • 2:47 - 2:50
    لكن إذا تم ضغط بلورة الكوارتز
    نحو اتجاه معين،
  • 2:50 - 2:51
    تتحول الذرات.
  • 2:51 - 2:54
    بسبب أن نتائج عدم التماثل في توزيع الشحن،
  • 2:54 - 2:57
    لم تعد الثنائيات القطبية تلغي
    بعضها البعض.
  • 2:57 - 3:00
    ينتهي امتداد الخلية مع شحنة سلبية
    على جانبٍ واحدٍ
  • 3:00 - 3:03
    وشحنة إيجابية على الجانب الآخر.
  • 3:03 - 3:06
    هذه الشحنة غير المتوازنة تتكرر
    في كافة الأرجاء من خلال المادة،
  • 3:06 - 3:10
    والشحنات المتعاكسة تظهر على
    الجهات المتعاكسة للبلورة.
  • 3:10 - 3:14
    مما يُنتج الجهد الذي باستطاعته
    إنتاج الكهرباء من خلال الدائرة الكهربائية.
  • 3:14 - 3:17
    تستطيع الأدوات الإجهادية
    أن تمتلك هياكل مختلفة.
  • 3:17 - 3:22
    ولكن الشيء المشترك بينهم جميعًا
    أن وحدة الخلية تفتقر إلى مركز التماثل.
  • 3:22 - 3:24
    كلما كان الضغط
    أقوى على المواد الكهروضغطية،
  • 3:24 - 3:27
    كان إنتاج الجهد أكبر.
  • 3:27 - 3:30
    ولكن إن مددنا الكريستال بدلًا من ذلك
    فإن الجهد سوف ينعكس،
  • 3:30 - 3:32
    مما يجعل التدفق الحالي في الاتجاه الآخر.
  • 3:32 - 3:36
    غالبية المواد كهروضغطية أكثر مما تتخيل.
  • 3:36 - 3:37
    الحمض النووي
  • 3:37 - 3:37
    والعظم
  • 3:37 - 3:38
    والحرير
  • 3:38 - 3:42
    جميعهم لديهم القدرة على تحويل الطاقة
    الميكانيكية إلى كهربائية.
  • 3:42 - 3:46
    وقد اخترع العلماء مجموعة متنوعة
    من المواد الاصطناعية الكهروضغطية
  • 3:46 - 3:49
    ووجدوا التطبيق لهم في كل شيء
    من التصوير الطبي
  • 3:49 - 3:52
    وصولًا لحبر الطابعات.
  • 3:52 - 3:55
    الكهرباء الضغطية هي المسؤولة عن
    التذبذبات الإيقاعية
  • 3:55 - 3:58
    لبلور الكوارتز الذي يجعل الساعات
    تنتظم بالوقت،
  • 3:58 - 4:00
    وأغاني بطاقات أعياد الميلاد الموسيقية،
  • 4:00 - 4:03
    والشرارة التي تشعل الغاز
    في بعض أماكن الشواء
  • 4:03 - 4:05
    عندما تضغط الزناد.
  • 4:05 - 4:08
    والأجهزة الكهروضغطية
    ربما تصبح أكثر شيوعًا
  • 4:08 - 4:13
    لأن الطلب على الكهرباء في ازدياد
    والطاقة الميكانيكية وفيرة.
  • 4:13 - 4:16
    هناك بالفعل محطات قطار
    تستخدم خطوات الركاب
  • 4:16 - 4:18
    لتشغيل بوابات التذاكر والشاشات
  • 4:18 - 4:22
    ونوادي الرقص عندما تساعد الكهروضغطية
    في تشغيل الأضواء
  • 4:22 - 4:25
    باستطاعة لاعبي كرة السلة الجري
    إلى الأمام والخلف لتشغيل اللوحة؟
  • 4:25 - 4:29
    أو ربما أن تمشي في الشارع
    ويشحن أجهزتك الإلكترونية؟
  • 4:29 - 4:31
    ماذا بعد للكهروضغطية؟
Title:
كيف تنتج الكهرباء من خلال البلورات - أشواني بهاراثولا
Description:

عرض الدرس كاملاً : http://ed.ted.com/lessons/how-to-squeeze-electricity-out-of-crystals-ashwini-bharathula

قد تكون مثل الخيال العلمي لكن إذا ضغطت على بلورة من السكر، في الواقع ستولد الكهرباء الخاصة بها. هذا الكريستال البسيط باستطاعته أن يكون مصدر طاقة صغير لأن يحدث لكي يكون كهروضغطي. يشرح بهاراثولا كيفية ضغط المواد لتتحول للجهد الميكانيكي مثل الضغط. تبدو موجة والاهتزازت الأخرى في الكهرباء والعكس صحيح.

إعداد الدرس بواسطة أشواني بهاراثولا والرسوم المتحركة بواسطة كاروت أنيميشن
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:56

Arabic subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.