خطوط الجهد العالي
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص649
2025-09-23
100
لماذا تنتقل الطاقة الكهربية بجهد كهربي عال وشدة تيار منخفضة، لا بشدة تيار عالية وجهد منخفض؟ لأن الطاقة هي حاصل ضرب الجهد في شدة التيار، يمكن أن تكون الطاقة هي نفسها في الحالتين. لماذا يتم النقل باستخدام التيار المتردد (رمزه AC، وفيه يتباين التيار في الحجم والاتجاه لا باستخدام التيار المستمر رمزه DC، وفيه لا يتباين التيار)؟
عندما يتطلب خط جهدٍ عال لنقل الكهرباء الإصلاح، لا تستطيع شركة الخدمات أن توقف تشغيله؛ فربما تقطع الكهرباء عن مدينة كاملة. بل يجب أن تتم الإصلاحات بينما الخطوط «ساخنة» كهربيًّا بمعنى كونها ما تزال نشطة. تتضمن تقنية الإصلاح طائرة مروحية تحوم إلى جوار خط الجهد العالي، بينما يجلس فني على أحد طرفي المنصة المتصلة بإطار الهبوط تحت المروحية. كيف يتفادى الفني أن يُصعق أثناء اقترابه من الخط ثم إمساكه؟ في بعض المناطق، تُشكّل خطوط الجهد العالي تهديدًا خطيرًا لمجتمعات الطيور. من البديهي أن الطيور قد تتعرض للأذى أو تقتل إذا ارتطمت بالخط مباشرةً. لكن ما وجه الخطورة في أن تحطّ الطيور على خط، أو على عمود أو برج يدعم خطا؟
الجواب: عندما تُرسل الكهرباء خلال أحد الخطوط ، يُفقَد جزء من الطاقة الكهربية في صورة طاقة حرارية في أثناء تصادم الإلكترونات التي تصنع التيار مع الذرات والجزيئات على امتداد المسار الموصل تعادل كمية الطاقة المفقودة بهذه الطريقة، حاصل ضرب مقاومة الخط في مربع شدة التيار؛ ومِن ثَمَّ، لتقليل الفقد تُنقل الطاقة الكهربية بشدة تيار منخفضة. ولتلبية طلب معين على الطاقة، هذا يعني أن الجهد يجب أن يكون عاليًا؛ 765 ألف فولت على سبيل المثال عند نقطة التوزيع، حيث تُنقل الطاقة إلى المنازل، يغير المحول الكهرباء إلى جهد أقل أكثر أمنًا وإلى شدة تيار أعلى (يمكن تحديدها بقواطع ومصهرات كهربية).
كان المصدر الكهربي الأصلي في الولايات المتحدة هو التيار المستمر، الذي أنتجته شركة توماس إديسون، وبعد ذلك قدم جورج ويستينجهاوس مصدرًا للتيار المتردد. كانت المنافسة بين الرجلين حامية نوعا ما، وكلاهما يحاول إثبات أن طريقته في النقل آمنة أكثر من الطريقة الأخرى. نفذ ممثلو إديسون إثباتات عديدة على الملأ، صعقوا فيها الكلاب بالكهرباء بوقاحة، ليُظهروا خطورة التيار المتردد.. ومع ذلك، فاز ويستينجهاوس في المنافسة في نهاية المطاف والسبب الأول في ذلك عملي؛ فقد استطاع أن ينقل الكهرباء بجهد عال، ثم استخدم محولات لتغييره إلى جهد أقل في المنازل وفي المقابل، لم يستطع إديسون أن ينقل الكهرباء بجهد عالٍ؛ ومِن ثُمَّ كان سيحتاج إلى بناء محطة لتوليد الكهرباء كل أربعة أو خمسة كيلومترات، وهو أمرٌ من الواضح أنه غير عملي.
عندما يقترب فني من خط جهدٍ عالٍ «ساخن» ليصلحه، فإن المجال الكهربي المحيط بالخط يجعل جسم الفني له نفس الجهد الكهربي للخط تقريبًا. وللمساواة بين الجهدين يمد الفني بعد ذلك إلى الخط «عصاء موصلة؛ فتقفز شرارة بين الخط وطرف العصا البعيد؛ مما قد يسبب خدرًا للذراع لبعض الوقت ولتلافي الصعق الكهربائي، يجب أن يكون الفني معزولاً عن أي شيء موصول كهربيًّا بالأرض وللتأكد من استمرار احتفاظ الجسم بجهد كهربي واحد. هو جهد الخط الذي يجري العمل عليه – يرتدي الفني سترة موصلة، وقلنسوة وقفازات جميعها متصلة كهربيًّا بالخط، من خلال العصا.
ربما يستطيع طائر أن يحطّ بأمان على خط جهدٍ، عال، لأن مقاومته للتيار أكبر من مقاومة الجزء من الخط الواقع بين قدميه. ومع ذلك، إذا حطَّ طائر على قرب كافٍ من جزء مؤرض من عمود أو داعم، يمكن أن يتسبب في حدوث «دائرة قصر» في الخط فيما يُطلق عليه الومضة الكهربية»؛ إذ يسري التيار من الخط عبر الطائر وإلى الأرض، وهو ما يقتل الطائر.
وعلى الرغم من أن هذا النوع من الومضة الكهربية ممكن الحدوث، فالنوع الأكثر شيوعًا يتعلَّق بمخلفات الطيور مزيج البول والبراز الذي يخرجه الطائر). فإذا حط الطائر على جزء من العمود أو برج الدعم المؤرّض مثل عارضة، يكون الخط تحته متوترًا؛ فحينئذ يمكن لأي إفرازات سائلة أن تصل الطائر بالخط، مسببة ومضة كهربية. ويمكن أن تمثل المخلفات مشكلة، حتى لو لم تكن سائلة بصفة خاصة؛ لأنها قد تتراكم مع الوقت، ثم بسبب المطر أو المطر المتجمد أو الثلج أو الجليد الذائب، قد يصل تيار من الماء المخلفات بالخط كهربيًّا. وتُعد مثل هذه الوصلات الكهربية مشكلة بالفعل في الأماكن التي يوجد فيها الكثير من الثلج والجليد، ولكن مخلفات الطيور تجعل المشكلة أكثر سوءا؛ لأن قدرة الماء على توصيل الكهرباء تزداد حين يمتص أيونات من المخلفات.
الاكثر قراءة في مواضيع عامة في علم البصريات
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
