الشحنة الكهربائيه فيزياء3
تأتي الشحنة بصورتين اما + موجبه .. او سالبه -
قانون كولوم للقوى الكهروستاتيكية :
قوة الجذب أو التنافر (F) بين جسمين مشحونين يتناسب طرديا مع حاصل ضرب شحناتهما (Q) و يتناسب عكسيا مع الجذر التربيع للمسافة بينهما.
الشحنة الكهربائية
من الممكن أنه قد لاحظت في بعض المرات أن ظاهرة طبيعية تنتج من دلك البلاستيك (مشط أو مسطرة) بقطعة من الصوف، أو دلك قضيب من الزجاج بقطعة من حرير. هذه الأجسام المدلوكة تستطيع جذب أجسام خفيفة نجوها مثل: قصاصات الورق أو قطع الفلين الصغيرة. وقد أطلق على هذه الظاهرة اسم التكهرب، أو الشحن. وتعني كلمة التكهرب تلك العملية التي يشحن بها جسم بشحنة كهربائية. والشحنة الكهربائية هي إحدى خصائص المادة، شأنها في ذلك شأن الكتلة. فمن المعلوم أن المادة تتكون من ذرات؛ والذرة تتكون، في أبسط نموذج لها، من نواة موجبة الشحنة، تحيط بها إلكترونات سالبة الشحنة في مستويات طاقة محددة. وفي الظروف العادية، تكون الذرة متعادلة كهربائياً ؛ بمعنى أن مجموع الشحنة الموجبة يساوي مجموع الشحنة السالبة فيها. وحين تخسر الذرة أحد إلكتروناتها أو أكثر، فإنها تصبح موجبة الشحنة؛ أما إذا كسبت إلكتروناً أو أكثر فإنها تصبح سالبة الشحنة. وتختلف المواد من حيث قابليتها لفقد إلكترونات أو كسبها، تبعاً لمدى قوة ارتباط الإلكترونات في المستويات البعيدة بنوى الذرات.
وقد دلت التجارب العملية، أن الشحنة الكهربائية في الطبيعة لا توجد إلا مضاعفات لكمية معينة، هي شحنة الإلكترون. فمقدار شحنة أي جسم يجب أن تساوي عدداً صحيحاً من شحنة الإلكترون؛ أي لا توجد شحنة حرّة مقدارها (½، ¼، ¾، .....) من شحنة الإلكترون. و هذا يعني أن الشحنة مكماة، و تساوي شحنة الإلكترون أو مضاعفاتها، و بالتالي فإن شحنة أي جسم يعبر عنها بالعلاقة:
الجسم = ن e؛ حيث ن: عدد صحيح موجب، و e: شحنة الإلكترون.
إن دلك البلاستيك بالصوف يكسبه شحنة سالبة؛ كما أن دلك الزجاج بالحرير يكسبه شحنة موجبة. فقبل الدلك لا يوجد شحنة على أي منهما، وبعد الدلك يصبح البلاستيك سالب الشحنة والصوف موجب الشحنة. ومقدار الشحنة السالبة على البلاستيك يساوي مقدار الشحنة الموجبة على الصوف. وكذا الحال مع الزجاج والحرير، و ذلك يعزى إلى اختلاف قابلية فقد أو كسب الإلكترونات من مادة لأخرى؛ فالصوف بفقد إلكترونات و يكسبها البلاستيك و بهذا يحمل البلاستيك شحنة سالبة أم الصوف فيحمل شحنة موجبة.
وهذا يدل على أن الشحنة الكهربائية محفوظة؛ أي لا تفنى ولا تستحدث.
وينص مبدأ حفظ الشحنة على أن:
مُجْمَل الشحنة الكهربائية لأيّ نظامٍ معزولٍ كمّيّة ثابتةً.
وتختلف المواد من حيث قابليتها لانتقال الشحنات الكهربائية خلالها. فالمواد التي تسمح بانتقال الشحنات الكهربائية خلالها تسمى موصلة؛
ومن الأمثلة عليها: الفلزات والمحاليل الكهرلية (محاليل الأملاح).
والمواد التي لا تسمح بانتقال الشحنات الكهربائية خلالها تسمى مواد عازلة؛
ومن الأمثلة عليها: الزجاج والخشب والمطاط. وثمة مواد تقع بين المواد الموصلة
والمواد العازلة من حيث انتقال الشحنات الكهربائية خلالها (تحت ظروف معينة فقط)، يطلق عليها اسم أشباه الموصلات؛ ومن الأمثلة على هذا النوع: السليكون و الجرمانيوم.
قانون كولوم للقوى الكهروستاتيكية :
قوة الجذب أو التنافر (F) بين جسمين مشحونين يتناسب طرديا مع حاصل ضرب شحناتهما (Q) و يتناسب عكسيا مع الجذر التربيع للمسافة بينهما.
الشحنة الكهربائية
من الممكن أنه قد لاحظت في بعض المرات أن ظاهرة طبيعية تنتج من دلك البلاستيك (مشط أو مسطرة) بقطعة من الصوف، أو دلك قضيب من الزجاج بقطعة من حرير. هذه الأجسام المدلوكة تستطيع جذب أجسام خفيفة نجوها مثل: قصاصات الورق أو قطع الفلين الصغيرة. وقد أطلق على هذه الظاهرة اسم التكهرب، أو الشحن. وتعني كلمة التكهرب تلك العملية التي يشحن بها جسم بشحنة كهربائية. والشحنة الكهربائية هي إحدى خصائص المادة، شأنها في ذلك شأن الكتلة. فمن المعلوم أن المادة تتكون من ذرات؛ والذرة تتكون، في أبسط نموذج لها، من نواة موجبة الشحنة، تحيط بها إلكترونات سالبة الشحنة في مستويات طاقة محددة. وفي الظروف العادية، تكون الذرة متعادلة كهربائياً ؛ بمعنى أن مجموع الشحنة الموجبة يساوي مجموع الشحنة السالبة فيها. وحين تخسر الذرة أحد إلكتروناتها أو أكثر، فإنها تصبح موجبة الشحنة؛ أما إذا كسبت إلكتروناً أو أكثر فإنها تصبح سالبة الشحنة. وتختلف المواد من حيث قابليتها لفقد إلكترونات أو كسبها، تبعاً لمدى قوة ارتباط الإلكترونات في المستويات البعيدة بنوى الذرات.
وقد دلت التجارب العملية، أن الشحنة الكهربائية في الطبيعة لا توجد إلا مضاعفات لكمية معينة، هي شحنة الإلكترون. فمقدار شحنة أي جسم يجب أن تساوي عدداً صحيحاً من شحنة الإلكترون؛ أي لا توجد شحنة حرّة مقدارها (½، ¼، ¾، .....) من شحنة الإلكترون. و هذا يعني أن الشحنة مكماة، و تساوي شحنة الإلكترون أو مضاعفاتها، و بالتالي فإن شحنة أي جسم يعبر عنها بالعلاقة:
الجسم = ن e؛ حيث ن: عدد صحيح موجب، و e: شحنة الإلكترون.
إن دلك البلاستيك بالصوف يكسبه شحنة سالبة؛ كما أن دلك الزجاج بالحرير يكسبه شحنة موجبة. فقبل الدلك لا يوجد شحنة على أي منهما، وبعد الدلك يصبح البلاستيك سالب الشحنة والصوف موجب الشحنة. ومقدار الشحنة السالبة على البلاستيك يساوي مقدار الشحنة الموجبة على الصوف. وكذا الحال مع الزجاج والحرير، و ذلك يعزى إلى اختلاف قابلية فقد أو كسب الإلكترونات من مادة لأخرى؛ فالصوف بفقد إلكترونات و يكسبها البلاستيك و بهذا يحمل البلاستيك شحنة سالبة أم الصوف فيحمل شحنة موجبة.
وهذا يدل على أن الشحنة الكهربائية محفوظة؛ أي لا تفنى ولا تستحدث.
وينص مبدأ حفظ الشحنة على أن:
مُجْمَل الشحنة الكهربائية لأيّ نظامٍ معزولٍ كمّيّة ثابتةً.
وتختلف المواد من حيث قابليتها لانتقال الشحنات الكهربائية خلالها. فالمواد التي تسمح بانتقال الشحنات الكهربائية خلالها تسمى موصلة؛
ومن الأمثلة عليها: الفلزات والمحاليل الكهرلية (محاليل الأملاح).
والمواد التي لا تسمح بانتقال الشحنات الكهربائية خلالها تسمى مواد عازلة؛
ومن الأمثلة عليها: الزجاج والخشب والمطاط. وثمة مواد تقع بين المواد الموصلة
والمواد العازلة من حيث انتقال الشحنات الكهربائية خلالها (تحت ظروف معينة فقط)، يطلق عليها اسم أشباه الموصلات؛ ومن الأمثلة على هذا النوع: السليكون و الجرمانيوم.
تعليقات
إرسال تعليق