الفصل 20: الفصل 020 الكهرومغناطيسية في العصور الوسطى
`
لتوليد تيار كهربائي كان لا بد من فهم الكهرومغناطيسية. و في تاريخ الأرض الحديث ، في 17 أكتوبر/تشرين الأول 1831 ، اكتشف فاراداي لأول مرة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، متوصلاً بذلك إلى طريقة توليد تيار متردد ، وهو ما يُعتبر إنجازاً هاماً في مجال الكهرومغناطيسية.
تعني ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي أنه عندما يمر مغناطيس عبر دائرة مغلقة ، يتم توليد تيار كهربائي داخل الدائرة.
باستخدام هذه الظاهرة ، وبإبقاء الدائرة المغلقة ثابتة مع الدوران المستمر للمغناطيس ، قطعت الدائرة المغلقة ، وهي ساكنة ، خطوط المجال المغناطيسي المنبعثة من المغناطيس. أدى ذلك إلى توليد مستمر للتيار الكهربائي داخل الدائرة ، محولاً الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ، لتصبح مولداً بسيطاً. حيث كانت هذه معرفةً فيزيائيةً في كتب الفيزياء للمرحلة الثانوية ، ولم تُعتبر عميقةً جداً ، مع أن إدراك المواد والمكونات الأساسية كان صعباً بعض الشيء.
للحفاظ على تشغيل هذا المحرك باستمرار لم يكن الاعتماد على القوى العاملة مجدياً ، نظراً لضعف كفاءته وكثرة الأخطاء فيه. فلم يكن بالإمكان استخدام سوى الموارد الطبيعية ، سواءً طاقة الرياح أو طاقة المياه. اختار ريتشارد طاقة الرياح ، فصمم توربيناً هوائياً ليصنعه الحرفي بنفسه.
لكن لم يكن بإمكان الحرفي سوى صنع بعض الأجزاء البسيطة ، مثل الدوار المعقد ، وأجهزة تخزين الطاقة ، والأعمدة ، والتي كانت على ريتشارد صنعها بنفسه ، وهو أمر شاق للغاية. و لهذا السبب لم يرغب ريتشارد في القيام بذلك إلا للضرورة القصوى.
لكن بما أن القرار قد اتخذ كان عليه أن يمضي قدماً.
أولاً كان تصنيع الدوار.
كانت المادة الرئيسية للدوار هي المغناطيسات. مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون ، ومغناطيسات الساماريوم والكوبالت ، ومغناطيسات الألومنيوم والنيكل والكوبالت ، ومغناطيسات الحديد والكروم والكوبالت و كلها مناسبة. و لكن في مملكة الأسد الأزرق لم يكن هناك أي نوع من المغناطيس متاحاً ، فاضطر إلى صنعها بنفسه. حيث كان النوع الذي اختاره هو الأبسط والأكثر شيوعاً - مغناطيسات أكسيد الحديد (في3و4).
لصنع مغناطيسات أكسيد الحديد كان يحتاج إلى الحصول على مادة أكسيد الحديد.
وللحصول على هذه المادة ، استُخدمت طرق عديدة ، منها طريقة الاختزال الهيدروجيني لأكسيد ألفا-حديديك ، وطريقة الأكسدة البطيئة لهيدروشيد الحديدوز ، وطريقة هابر ، وطريقة الإضافة ، وطريقة الإضافة القلوية. وقد اختار طريقة الإضافة. وكان أهم متفاعلين في هذه الطريقة هما الحديد النقي (برادة الحديد ، في) وأكسيد الحديد (مسحوق الصدأ ، في2و3).
أخذ ريتشارد نفساً عميقاً ، وغسل يديه ، وارتدى قناعاً للغبار لمنع دخول المسحوق إلى أنفه وفمه ، وبدأ الإجراء.
أولاً ، وضع ريتشارد برادة الحديد في حمض الكبريتيك. بصرياً ، بمجرد إضافتها ، انفجر الكأس على الفور بفقاعات كثيرة ، متفاعلاً بعنف. و في هذه العملية ، نتجت كبريتات الحديدوز (فيسو4).
بعد اكتمال التفاعل ، بدأ ريتشارد بإضافة صودا الخبز (ناوه) وأكسيد الحديد (في2و3). ثم سخّنه إلى 95-105 درجة مئوية ليسمح للمحلول بتفاعل إضافة ، مما أدى في النهاية إلى إنتاج أكسيد الحديد.
مع ذلك لم يكن أكسيد الحديد نقياً آنذاك. نقل ريتشارد المحلول إلى قمع مزود بورق ترشيح لبدء عملية الترشيح. و بعد الترشيح ، جُفِّفت المادة الصلبة الناتجة ، ثم أُجيريت عليها سلسلة من العمليات. وبعد جهد كبير أنتج أخيراً أكسيد حديد نقياً.
ثم من خلال المغنطة ، أصبح أكسيد الحديد مغناطيساً حقيقياً ، قطعةً سوداء حالكة السواد. وبتكرار هذه الخطوة ، صنع عدداً كافياً من المغناطيسات لتثبيتها في قالب حلقي ، مُكملاً بذلك أهم جزء في المتجرد - الدوار.
بعد الانتهاء من هذه الأعمال لم يهدأ ريتشارد ، بل بدأ بصنع جهاز تخزين الطاقة. ففي النهاية ، يُولّد التوربين الكهرباء ، ولكن الكهرباء تحتاج إلى تخزين لاستخدامها. وهذا يتطلب بطارية قابلة لإعادة الشحن ، وليست بطارية فواكه ، ناهيك عن مكثف من نوع زجاجة لايدن.
ما كان ريتشارد مستعداً لصنعه هو بطارية الرصاص الحمضية ، والتي كانت أرخص وأكثر بطاريات السيارات الكهربائية شيوعاً على الأرض الحديثة.
وكان سبب اختياره ثنائيا: كانت المواد سهلة التجميع ، وكان الهيكل بسيطا ، ويتكون فقط من مجموعة الألواح الموجبة ، ومجموعة الألواح السالبة ، والإلكتروليت ، والحاوية.
وبعيداً عن حمض الكبريتيك المستخدم كمحلول كهربائي لم تكن هناك حاجة عملياً إلا إلى مادة واحدة ، أو بالأحرى اثنتين:
أولاً ، الرصاص ، المستخدم في صنع مجموعة اللوحة السلبية.
ثانياً ، أكسيد الرصاص في الهواء ، أكسيد الرصاص ، يستخدم لصنع مجموعة اللوحة الإيجابية.
في عالم العصور الوسطى الحالي ، ربما كان هناك نقص في أشياء كثيرة ، لكن الرصاص وحده لم يكن مفقوداً. فوفقاً لتطور الأرض الحديث ، بحلول عام 2,000 ، بدأ بني آدم استخراج معادن مثل الحديد والنحاس والفضة والرصاص بكميات كبيرة.
وبالتالي ، وبدون بذل الكثير من الجهد ، حصل ريتشارد على كمية تكفى من الرصاص وأكسيد الرصاص.
أخذ ريتشارد نفساً عميقاً ، وأصبحت نظرته مهيبة إلى حد ما.
كان الرصاص وأكسيد الرصاص سامين. وكان الإفراط في استنشاقهما أو ابتلاعهما يسبب تسمماً بالمعادن الثقيلة ، يتراوح بين الألم المادى والوفاة.
في العصر الروماني القديم على الأرض الحديثة لم يكن الرومان القدماء يعرفون مخاطر الرصاص وبالتالي استخدموا أنابيب الرصاص لتوصيل المياه وحاويات الرصاص للشرب ، مما أدى إلى انتشار التسمم المزمن بالرصاص ، ليصبح سبباً مهماً في تراجع روما القديمة.
كان ريتشارد مدركاً لهذا الأمر ولم يرغب في تكرار نفس الأخطاء ، ولم يرغب في الإصابة بالمرض قبل أن يصبح ساحراً ، لذلك اتخذ تدابير وقائية يكفى قبل إجراء التجربة.
لقد ارتدى أولاً قناع الغبار ، ثم أضاف قناع منقار الطائر فوقه ، ثم غير ملابسه إلى بدلة واقية سوداء تغطي جلده بالكامل بشكل مريح ، وأخيراً ارتدى قفازات مصنوعة من مثانات الثيران.
بعد اكتمال الاستعدادات ، أخذ ريتشارد نفساً عميقاً ، وشعر بالهواء يمر عبر الكيس العشبي في قناع منقار الطائر ويملأ رئتيه. حيث ركز نظره وبدأ العمل.
أولاً ، صبّ كمية تكفى من حمض الكبريتيك في الوعاء المُجهّز كمحلول إلكتروليتي. ثم أدخل صفائح الرصاص الرمادية الرقيقة التي تعمل كقطب موجب ، في الوعاء ، وثبتها. و بعد ذلك وضع صفائح أكسيد الرصاص البنية التي تعمل كقطب سالب ، وثبتها.
بين الأنود والكاثود ، وضع فاصلاً لمنع تلامس الأقطاب الكهربائية. ثم كرّر هذه العملية باستمرار ، بإدخال ألواح الرصاص وألواح أكسيد الرصاص بالتتابع في الحاوية حتى امتلأت تماماً.
وكان السبب وراء القيام بذلك هو السماح لمجموعات متعددة من لوحات الأنود والكاثود بالعمل على التوالي ، وبالتالي زيادة جهد بطارية الرصاص الحمضية. فريوبنويل_سي_إم
بعد إتمام هذه المهام ، تنهد ريتشارد قليلاً ، مُدركاً أنه قد أنجز العمل الرئيسي لبطارية الرصاص الحمضية. تلا ذلك بعض التفاصيل البسيطة لتركيب الأسلاك الخارجية ، وما إلى ذلك.
قطعة قطعة حتى المساء تمكن ريتشارد أخيراً من إكمال كل شيء.
مع صوت "ضربة قوية " خفيفتين ، وضع ريتشارد بطارية الرصاص الحمضية المكتملة والدوار على الإطار الخشبي ، ثم استدار ليخلع قفازاته ، وقناع منقار الطائر ، وقناع الغبار ، وخلع بدلته الواقية ، فأدرك أن جسده كله كان مبللاً بالكامل.
في النهاية كان صيفاً حاراً و حتى في القصر البارد نسبياً كان العمل طوال فترة ما بعد الظهر مُرهقاً للغاية. لم يُلاحظ ريتشارد ذلك أثناء العمل ، ولكن بعد الانتهاء ، شعر بملابسه الداخلية تلتصق بجلده ، وباللزوجة في جميع أنحاء جسده.
عبس ريتشارد قليلاً ، ثم فتح الباب وخرج من المختبر المستقل.
`
يتم نشر أحدث الروايات على (ف)رييو𝒆(ب)نوفيل.𝗰𝗼𝐦
