يتضمن موضوعنا اليوم بحثًا عن الشحنة الكهربائية، وهي خاصية فيزيائية للمادة تسبب قوة الجذب والانفصال، وتتفاعل مع المجالات المغناطيسية في الطبيعة. تُميز الشحنة الكهربائية بنوعين، السالبة والموجبة، وتتحول إلى تيار كهربائي عند دخولها في دوائر كهربائية، والتي تشكل من دقائق صغيرة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. يُعد الإلكترون مثالًا للشحنة السالبة، بينما يُعد البروتون مثالًا للشحنة الموجبة، ويمكن توليد الشحنة الكهربائية بمختلف الطرق. في هذا البحث، سنقدم شرحًا شاملًا لكل ما يتعلق بالشحنة الكهربائية.
بحث عن الشحنة الكهربائية وكيفية انتقالها
يشير الأستاذ مايكل دوبسون، الذي يدرس الفيزياء في جامعة كولورادو، إلى أن الإنسان غير قادر على الشعور بالشحنات الكهربائية، وذلك لأن الأجسام التي تحتوي على كميات متساوية من الشحنات الموجبة والسالبة يتعادل بينها، مشيرًا إلى أن الشحنات الكهربائية في الكون تكون محايدة عمومًا.
كيف تنتقل الشحنات الكهربائية
هناك ثلاثة طرق للحصول على الشحنات الكهربائية، ومنها:
التأثير
يتم استخدام هذه الطريقة لشحن الأجسام الموصلة مثل الحديد والنحاس، وتتم هذه الطريقة عبر عدة خطوات:
- تقليل المسافة بين الجسم المشحون والجسم الموصل الذي يحتوي على شحنة متعادلة
- يتأثر الجسم المتوازن موصلًا بشحنة الجسم المشحونة كهربائيًا
- يسبب هذا انتشار الشحنات وتباعد الشحنات المتماثلة عن شحنة الجسم المشحون
- تقترب الشحنات المخالفة وتتجمع في الجهة القريبة من الجسم المشحون
- تظهر المخالفة على شكل تقييد في الشحنة، بينما تكون الشحنة المماثلة حرة، ولهذا السبب تنتقل الشحنات السالبة إلى الأرض، فور توصل الجسم بالموصل الموجود على الأرض.
- نقوم بفصل الجسم الموصل والسلك بعضهما عن بعض حتى تنتشر الشحنات الموجبة في الجسم الموصل
- ثم يتم شحنه بشحنة كهربائية موجبة.
اللمس
تحدث الشحنة الكهربائية عند تماس جسم مشحون بجسم غير مشحون، حيث تنتقل الشحنات الكهربائية من الجسم المشحون إلى الجسم الآخر، ويصبح جسم الذي يأخذ الشحنة مشحونًا إيجابيًا، في حين يصبح جسم الذي يفقد الشحنة مشحونًا سالبًا.
الدلك
- يمكننا الحصول على الشحنات الكهربائية السالبة بواسطة دلك قضيب من الأبونايت باستخدام الفرك، حيث تتحرك الإلكترونات السالبة بعيدًا عن الفرك وتنتقل إلى الأبونايت.
- يتم الحصول على الشحنات الكهربائية الموجبة بواسطة هذه الطريقة، وهي عن طريق وضع قطعة من الحرير بدلًا من الزجاج في اتصال مع القضيب، حيث تتنقل الشحنات الموجبة من الزجاج إلى الحرير ويصبح القضيب مشحونًا موجبًا.
قانون الشحنة الكهربائية
ندرك أنه إذا كان لجسمين كتل محددة، فإنهما يتأثران ببعضهما بقوة الجذب العام، والتي تعتمد على كتلة الجسمين ومسافتهما عن بعضهما، ويتم ذلك في ميكانيكا الأجسام. أما في الكهرباء، فقد تم تجربة وضع بعض الكرات المشحونة بالقرب من بعضها، وتأثرت ببعضها بقوة تسمى قوة كولوم، وهذا يحدث لأن هذه القوة تتجاذب أو تتنافر بين الكرات المشحونة حسب نوع الشحنات.
قانون كولوم
ينص قانون كولوم على أن القوة المتبادلة بين شحنتين تتناسب طرديًا مع مقدار الشحنتين وعكسيًا مع مربع المسافة التي تفصل بينهما.
معلومات عن الشحنات الكهربائية
- تتجاذب الشحنات المختلفة لبعضها البعض، وتتنافر الشحنات المتطابقة.
- تُقاس الشحنات الكهربائية بوحدة الكولوم، ويرجع ذلك إلى العالم الفرنسي الفيزيائي شارل كولوم الذي اكتشف بعد الكثير من الأبحاث القوة بين الشحنات الكهربائية وكثير من القوانين والحقائق التابعة لها، مثل طريقة حساب المحصلة للشحنات، رغم اختلاف الطريقة المستخدمة لتوزيعها.
تعد الكهرباء واحدة من الاختراعات الأهم والأبرز في تاريخ البشرية، حيث أصبح من الصعب العيش الآن من دونها، وساعدت في تطور جميع قطاعات الحياة. ولذلك، شرحنا في هذا البحث كيفية الحصول على الشحنات الكهربائية وأسسها، بالإضافة إلى بعض المعلومات ذات الصلة بهذا الاختراع.
