مثال الحمل الكهربائي

ال شحنة كهربائية أنه قوة تمتلك جسيم دون ذري، إما بروتون أو نيوترون أو إلكترون ، وهذا يؤثر على بروتون أو نيوترون أو إلكترون آخر ، إما عن طريق جذبها أو صدها.

تقول النظرية الذرية الحديثة للمادة أن كل شيء المواد تتكون من الذرات والجزيئات. تتكون الذرات من جسيمات أولية تسمى الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات.

في وسط الذرة توجد النواة ، حيث توجد البروتونات التي تكون شحنتها الكهربائية موجبة (+) والنيوترونات بدون شحنة كهربائية. تدور الإلكترونات حول النواة ولها شحنة كهربائية سالبة (-).

عندما تفقد الذرة الإلكترونات فإنها تظل موجبة الشحنة. إذا اكتسبت إلكترونات ، فإنها مشحونة سالبة.

تكون ذرة المادة في حالة متعادلة أو غير مشحونة لأنها تحتوي على نفس عدد البروتونات في نواتها مثل الإلكترونات المحيطة بها.

تُعرف قدرة الأجسام على جذب أشياء أخرى بعد فركها بملابس من الصوف أو الحرير باسم "الحمل".

متي تحتك مادتان أو جسمان مختلفان ببعضهما البعض ، أحدهما يفقد الإلكترونات، مع بقاء شحنة كهربائية سالبة ، مثل حالة فرك الشعر بمشط أو بالون ؛ يفقد الشعر الإلكترونات ويكتسبها المشط ، وتسمى الشحنة الكهربائية الناتجة عن هذا الخلل بالكهرباء الساكنة أو نقول أن الشعر يصبح مكهربًا ؛ يتيح هذا المثال فهماً أفضل لقانون حفظ الرسوم ، والذي يقول:

"إجمالي الشحنة الكهربائية للكون هو مقدار ثابت ، فهو لا يتم إنشاؤه أو تدميره"

عندما يتم تزويد الجسم بالكهرباء عن طريق الاحتكاك ، لا يتم تكوين الشحنة ، لأنها كانت موجودة دائمًا ، ولا يتم إنتاج إلكترونات جديدة ، فهي تنتقل فقط من جسم إلى آخر.

يمكن التحقق من كهربة الأجسام من خلال الظواهر التي يتم ملاحظتها يوميًا ، على سبيل المثال عند لمس جسم معدني شعرت بلمسة كهربائية ، وذلك لأن الجسم مشحون كهربائيًا وعندما تلمسه ، تنتقل الشحنة الكهربائية إلى الأرض من خلال الجسم نفسه الجسم.

التفاعل بين الشحنات الكهربائية

عندما تُكهرب الأجسام ، تكتسب شحنات كهربائية يمكن أن تكون من نوعين: إيجابية أو سلبية ، اعتمادًا على المادة التي يتكون منها الجسم. للتحقق من ذلك ، يتم تنفيذ تجربة البندول الكهربائي. البندول الكهربائي عبارة عن كرة من الستايروفوم أو الفلين معلقة بواسطة خيط إلى بعض الدعم.

إذا فركت قضيبًا بلاستيكيًا بقطعة من الصوف وجلبت القضيب بالقرب من كرة الستايروفوم في البندول ، فسوف يجذب القضيب الكرة ؛ بعد ملامسة القضيب للحظة ، سيتم صد الكرة بواسطة القضيب.

تم نقل جزء من الشحنة من الشريط إلى الكرة وتم شحن الجسمين بنفس الطريقة.

إذا تم إجراء نفس التجربة ، ولكن بدلاً من القضيب البلاستيكي ، تم استخدام قضيب زجاجي وفركه بقطعة من الحرير ، سيتم ملاحظة نفس النتائج.

ولكن إذا كانت كرة البندول الكهربائي مشحونة بقضيب بلاستيكي وكرة أخرى لبندول كهربائي آخر بالقضيب نهج الزجاج وكلا من كرات الستايروفوم ، لوحظ أن هناك تجاذبًا بينهما ، لذلك يمكن استنتاج ماذا او ما الشحنات الكهربائية الناتجة عن قضبان البلاستيك والزجاج معاكسة.

لقد ثبت أن جميع المواد المكهربة يمكن تقسيمها إلى مجموعتين: تلك التي تحتوي على الحمولة مثل تلك التي ينتجها قضيب الزجاج وتلك التي تحمل حمولة مثل تلك التي ينتجها قضيب الزجاج بلاستيك. من خلال الاتفاقية ، تم إثبات أن أولئك الذين يتصرفون مثل المجموعة الأولى لديهم شحنة موجبة (+) و أولئك الذين يتصرفون مثل المجموعة الثانية لديهم شحنة سالبة (-) وبناءً على ذلك يمكن تحديدها ال "القانون الأول للكهرباء الساكنة":

"تهم نفس العلامة تتنافر وتتجاذب رسوم الإشارة المعاكسة"

وحدات قياس الشحنة الكهربائية

في النظام الدولي للوحدات ، وهو النظام الأكثر عملية لدراسة الكهرباء ، يتم التعبير عن وحدة الشحن في Coulombs (C).

بالتعريف: كولوم هو الشحنة المنقولة في ثانية واحدة من خلال أي مقطع عرضي للموصل ، بواسطة تيار ثابت من أمبير واحد (1 أ).

بمقارنة شحنة 1 كولوم بشحنة الإلكترون ، لدينا:

1 ج = 6.25 × 10⁸ الإلكترونات

شحنة الإلكترون المعبر عنها في كولوم هي:

1 هـ = -1.6 × 10^-19 ج

وحدة أخرى لقياس الرسوم هي microCoulomb (μC) ، وما يعادله في كولوم هو:

1 درجة مئوية = 1 × 10^-6 ج

أمثلة على الشحنات الكهربائية

الذي تم إنتاجه عن طريق الاحتكاك بين قضيب زجاجي وقطعة قماش حريرية

الذي تم إنتاجه عن طريق فرك شريط بلاستيكي بقطعة من الصوف

الذي يحدث عند تمرير المشط على الشعر

الذي يحدث عند فرك بالون على الشعر

عند خلع سترة ، هناك قفزة من الإلكترونات. شوهد في الظلام ، تم الكشف عن الشرر

عندما توضع اليد على سطح معدني مكهرب ، تتدفق الإلكترونات إلى الجلد.

بالون مشحون يلتصق بالحائط. تقفز الإلكترونات نحو الحائط ، ويسقط البالون عند انتهاء التبادل.

إذا تم فرك أنبوب PVC بقطعة قماش ، فستظل الإلكترونات عائمة في الأنبوب.

تلتصق كريات الستايروفوم أيضًا بأنابيب PVC المحملة.

تنجذب قصاصات الورق المقسمة بدقة إلى الأسطح المشحونة ويصعب إزالتها.