السلام عليكم ورحمة الله وبركاته.
الآن وصلنا لمرحلة تحتاج للفهم لا للحفظ فقط.
انظروا معي إلى هذه الصورة:

أمامنا مجموعة من عشر مكثفات ومكثف وحيد، المكثف الوحيد مشحون بصفر فولت، يعني ليس به شحنة، بينما كل مكثف من المكثفات العشر مشحون ب 110 فولت.
لو افترضنا أن سعة كل واحد من المكثفات العشر واحد ميكرو فاراد فهذا يعني أن كمية الشحنة في كل مكثف تساوي 110 ميكرو كولوم، هل تذكر كمية الماء الموجودة في الخزان كم تساوي؟
هذا يعني أن عدد الإلكترونات على اللوح السالب لكل مكثف من المكثفات العشر يساوي عدد الفجوات على اللوح الموجب يساوي 110*6.241*10^12 إلكترون أوفجوة.
لاحظ أنني لم أقل 10^18 وإنما قلت 10^12 ، والسبب أن الشحنة ليست 110 كولوم وإنما 110 ميكرو كولوم.
الآن لو ضغطنا على الزر الذي في الصورة السابقة ماذا سيحدث؟
سيتم شحن المكثف الوحيد من المكثفات العشر بحيث أن الجهد عليهم جميعا يصبح متساوي.
حسنا... كم سيكون الجهد عليهم؟
لو افترضنا أن سعة المكثف الوحيد تساوي سعة كل مكثف في المجموعة أي واحد ميكرو فاراد فهذا يعني أن الجهد عليهم جميعا بعد غلق المفتاح سيصبح 100 فولت.
يعني أن كل مكثف سيصبح على لوحيه شحنة مقدارها 100 ميكرو كولوم.
يعني أن الشحنة التي كانت موجودة في المكثفات العشر تم توزيعها بالتساوي على المكثفات لأنهم متساوون في السعة.
كما تلاحظ أن الشحنة قبل غلق المفتاح في جميع المكثفات هي نفسها الشحنة بعد غلق المفتاح في جميع المكثفات، كان لدينا 11 مكثف أحدهما غير مشحون والآخرون مجموع شحنتهم جميعا 1100 ميكرو كولوم، وبعد غلق المفتاح أصبح لدينا أحد عشر مكثفا كلهم مشحونون بشحنة متساوية " 100 ميكرو كولوم" ومجموع جميع الشحنات لديهم 1100 ميكرو كولوم، إنها نفس الشحنة، لكنها ليست نفس الوات "دعك الآن من الوات".
تخيل لو خزان ماء به 1100 متر مكعب ماء مساحته مثلا 10 متر مربع ثم فتحناه على خزان فارغ مساحته 1 متر مربع احسب منسوب الماء في الخزان الأول قبل فتح الماء ثم احسب كيف أصبح المنسوب بعد فتح الماء.
في المسألة السابقة يمكنك بدلا من أن تقول خزان مساحته 10 متر مربع به 1100 متر مكعب ماء يمكنك أن تقول عشر خزانات كل واحد منها مساحته 1 متر مربع كل واحد به 110 متر مكعب من الماء تم فتحها على خزان فارغ مساحته واحد متر، حتى يكون المثال أكثر تطابقا مع المكثفات.
الآن انظروا إلى هذه الصورة:

لدينا مكثف وحيد مشحون ب 110 فولت ونفس مجموعة المكثفات العشر بنفس القيم لكن وصلناها على التوالي وليس بها شحنة.
الآن ماذا سيحدث عند غلق المفتاح الذي بالصورة؟
سيتم شحن العشر مكثفات من المكثف الوحيد، بحيث أن الجهد على المكثف الوحيد سيساوي الجهد عليهم جميعا.
سينخفض الجهد على المكثف الوحيد إلى 100 فولت ويرتفع الجهد على العشر مكثفات إلى 100 فولت، لاحظ أن كل مكثف من المكثفات العشر مشحون ب 10 فولت فقط لكنهم موصلون على التوالي فيتصرفون كمكثف واحد مشحون ب 100 فولت.
لن أذكر المثل من الخزان بكل التطابق، لكني سأذكر مثلا من الخزان يفهمه المبتدئون.
لدينا خزان سعته واحد ميكرو فاراد أقصد مساحته واحد متر مربع، به 110 متر ماء، وصلناه بخزان فارغ سعته 0.1 ميكرو فاراد أقصد مساحته 0.1 متر مربع، كم كان منسوب الماء وكيف أصبح منسوب الماء واذكر كمية الماء في الخزان الأول والخزان الثاني.
أما عن منسوب الماء في الخزان الأول كان 110 متر.
أما عن منسوب الماء كيف أصبح فهو 100 متر.
أما عن كم أصبح الماء في الخزان الأول فهو 100 متر مكعب من الماء.
وأما عن الخزان الثاني فالماء فيه 10 متر مكعب من الماء.
لاحظ أن الماء في الخزان الثاني أقل بعشر مرات من الخزان الأول لكن بالرغم من ذلك منسوب الماء فيهما متساوي، لماذا؟ أظنك تعلم الإجابة.
لا تتخطى المثال السابق حتى تفهمه جيدا.
هنا سؤال:
لقد استخدمنا في تجربتنا 10 مكثفات سعة كل واحد منهم 1 ميكرو فاراد لماذا ضربنا المثل بخزان مساحته 0.1 متر مربع فقط؟
العشر مكثفات التي هي موصلة على التوالي تعادل مكثفا سعته 0.1 ميكرو فاراد، بينما العشر مكثفات على التوازي تعادل 10 ميكرو فاراد.
هناك مسألة:
اتفقنا أن المكثف الوحيد خسر 10 ميكرو كولوم من شحنته، ونحن تعلمنا بقاء الشحنة عند توصيل المكثفات كبقاء كمية الماء عند توصيل الخزانات، هيا بنا ننظر للشحنة في المكثفات العشر.
كل مكثف مشحون ب 10 فولت وسعته 1 ميكرو فاراد، يعني كل مكثف مكثف من المكثفات العشر يحتوي على 10 ميكرو كولوم، يعني مجموع الشحنة في المكثفات العشر تساوي 100 ميكرو كولوم، كيف هذا؟
كيف يخسر المكثف الوحيد 10 ميكرو كولوم ويكون مجموع الشحنة في المكثفات العشر 100 ميكرو كولوم؟
الشحنة التي توجهت من ألواح المكثف الوحيد قد توجهت للوح الأول للمكثف الأول واللوح الثاني للمكثف الأخير، هل تذكر هذه الصورة:

بينما حصل بقية الألواح على شحنتها بالطريقة التي تعلمناها من قبل، هل تذكر هذه الصورة:
وهكذا فإن الشحنة للعشر مكثفات وهم على التوالي تساوي 10 ميكرو كولوم حيث يهمنا الشحنة على اللوحين الأحمرين فقط الذين في الصورة قبل السابقة.
بينما لو حولنا التوصيل إلى توازي ستصبح الشحنة 100 ميكرو كولوم.
لاحظ أن شحنتهم جميعا وهم موصلون على التوالي تساوي شحنة أحدهم تساوي 10 ميكرو كولوم، بينما شحنتهم جميعا وهم موصلون على التوازي تساوي مجموع الشحنة على جميع الألواح تساوي 100 ميكرو كولوم.
كان عندنا في بداية التجربة الأخيرة 110 ميكرو كولوم في المكثف الوحيد.
ثم جعلناه يشحن العشر مكثفات وهم موصلون على التوالي.
خسر المكثف الوحيد 10 ميكرو فاراد من شحنته.
حصل كل مكثف من العشر على 10 ميكرو كولوم.
فصلنا المكثف الوحيد عن العشر مكثفات.
غيرنا توصيل العشر مكثفات فجعلناهم موصلين على التوازي.
أصبح عندنا في نهاية التجربة 200 ميكرو كولوم في المكثفات، منها 100 في المكثف والوحيد ومنها 100 في العشر مكثفات بعدما حولناهم من توالي إلى توازي.
قد يقول قائل لقد فهمت الاختراع أنت تشحن المكثفات على التوالي ثم تحولها إلى توازي ثم تستفيد من الشحنة التي زادت.
أقول هذا خطأ، وهذا ليس الاختراع، وانتظر حتى تفهم جيدا بقية المبادئ المبني عليه الاختراع.
ملحوظة هامة:
في جميع حالات تجارب تفريغ المكثفات في بعضها فإن إجمالي الطاقة في نهاية التجربة يكون أقل من بداية التجربة إلا لو فرغنا بالطريقة التي اخترعتها.
انظرو معي إلى هذه الصورة:

لدينا مكثفان بنفس السعة ولنفرض واحد ميكرو فاراد.
أحدهما مشحون ب 100 فولت والآخر غير مشحون.
لو أغلقنا المفتاح لقد تعلمنا ما سيحدث.
سيصبح كل مكثف مشحونا ب 50 فولت.
ستجد أن مجموع الشحنة في المكثفين بعد غلق المفتاح يساوي مجموع الشحنة قبل غلق المفتاح.
لكنك ستجد أن مجموع الطاقة بعد غلق المفتاح نصف مجموع الطاقة قبل غلق المفتاح.
كيف هذا؟ وأين ذهبت هذه الطاقة؟
هيا بنا نحسب:
أولا قبل غلق المفتاح:
المكثف الأول شحنته صفر وطاقته صفر.
المكثف الثاني شحنته تساوي 100 ميكرو كولوم.
طاقته تساوي نصف في تربيع الجهد في السعة.
أو طاقته تساوي نصف في الجهد في الشحنة.
سنجد أن طاقته تساوي 5000 مايكرو وات.
إن مجموع طاقة المكثفين قبل غلق المفتاح 5000 ميكرو وات.
ثانيا بعد غلق المفتاح:
شحنة المكثف الأول تساوي 50 ميكرو كولوم.
كذلك شحنة المكثف الثاني.
المجموع 100 ميكرو كولوم.
إذن الشحنة هي نفسها قبل غلق المفتاح.
طاقة المكثف الأول تساوي 1250 ميكرو وات.
المكثف الثاني مثله.
لاحظ أن الطاقة الموجودة في مكثف مشحون ب 50 فولت ربع الطاقة الموجودة في مكثف مشحون ب 100 فولت، وذلك لأن طاقة المكثف تتناسب طرديا مع تربيع الجهد.
مجموع الطاقة في المكثفين 2500 ميكرو وات.
لقد انخفضت الطاقة إلى النصف، حيث كان عندنا قبل الغلق مكثف سعته 1 ميكرو فاراد مشحون ب 100 فولت وأصبح عندنا بعد الغلق ما يعادل مكثفا سعته 2 ميكرو فاراد مشحونا ب 50 فولت.
قد يقول قائل أرءيتم!! لقد استطعنا تدمير نصف الطاقة وهذا دليل على بطلان قانون بقاء الطاقة.
فأقول غير صحيح، هذه الطاقة لم يتم تدميرها، إن الشحنة انتقلت من المكثف الثاني إلى الأول عن طريق مرور تيار، هذا التيار يمكن استغلاله في إضاءة مصباح مثلا.
يعني سيضيء المصباح حتى تنتقل الإلكترونات والفجوات من المكثف الثاني إلى الأول.
حتى إن لم تضع مصباحا فإن مقاومة السلك ستعمل عمل المقاومة ويتولد في السلك حرارة تساوي الطاقة التي استهلكها.
ملحوظة:
لو وضعنا مقاومة بهذه الصورة:

فإنه مهما كانت قيمتها ستستهلك نفس المقدار من الطاقة مهما كانت قيمتها وستجد أن الطاقة التي استهلكتها تساوي الطاقة التي خسرناها بعد غلق المفتاح.
سأقول عبارة ليس من المهم أن تفهمها، لو ضاعفنا قيمة المقاومة فإن منحنى التيار مع الزمن سيبقى بنفس الشكل لكن التيار سيقل للنصف والزمن يزيد للضعف فيكون تربيع التيار في المقاومة في الزمن بنفس القيمة.
حتى لو افترضنا أن مقاومة السلك صفر فلن تضيع الطاقة، لن أذكر ما سيحدث لعدم الإطالة.
لقد أطلت اليوم قبل أن أدخل في صلب الموضوع، سامحوني هذه المرة على عدم الدخول في الموضوع، لكني أعدكم المرة القادمة إن شاء الله أدخل في الموضوع وأخبركم كيف يمكن توليد الكهرباء من المكثفات.
والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته.