الشحنة الكهربائية وقانون كولوم
الشحنة الكهربائية وقانون كولوم
الشحنة الكهربائية : هي خاصية فيزيائية للمادة، وهي مصدر القوة الكهرومغناطيسية في الطبيعة، وهناك نوعان من الشحنة الكهربية: الشحنة الموجبة والشحنة السالبة، تحمل الجسيمات شحنة سالبة أو موجبة أو متعادلة، وتحمل الإلكترونات شحنات سالبة والبروتونات شحنات موجبة، والنيوترونات شحنات متعادلة، كما أن هناك جسيمات أخرى تحمل شحنات وكل هذه الشحنات تكون إما سالبة أو موجبة أو متعادلة (بدون شحنة).و هي عبارة عن دقائق صغيرة جدا لا ترى بالعين المجردة تتنقل عبر اسلاك وأجهزة كهربائية وتشمل ما يسمى بالتيار الكهربائي.3- هل يعتمد حدوث التجاذب والتنافر على مقدار الشحنات ولماذا ؟
لا يعتمد حدوث التجاذب والتنافر على مقدار الشحنات لانه يعتمد فقط على نوع الشحنات المتفاعلة.
4- اذكر نص مبدأ تكميم الشحنة ؟
ان شحنة اي جسم مشحون يجب ان تساوي عددا صحيحا من مضاعفات شحنة الالكترون (او البروتون )
ملاحظة : شحنة الالكترون تساوي عدديا شحنة البروتون ولكنهما يختلفان في النوع
شحنة الجسم = عدد صحيح × شحنة الالكترون
ش = ن × شe
5- اذكر نص قانون حفظ الشحنة ؟
يكون المجموع الكلي للشحنة ثابتا خلال عملية الشحن (بمعنى ان الشحنة خلال عملية الشحنة لاتفنى ولا تستحدث وانما تنتقل من جسم لاخر )
ملاحظات مهمة
1- الشحنات المؤهلة للفقد او الكسب هي الالكترونات وذلك لان الالكترونات موجودة في المدارات حول النواة وبالتالي يكون من السهولة تحريرها باعطائها الطاقة الكافية لذلك اما البرتونات فلا يمكن ان تفقد او تكسب في النواة لانها مرتبطة بقوة كبيرة جدا في النواة ولذلك للحصول علة البروتون يجب تفكيك النواة اولا وهذا صعب جدا
2- الجسم الذي يكون شحنته (-1 كولوم ) يكون قد كسب شحنة اي ان الالكترونات السالبة تغلبت على البروتونات ذات الشحنة الموجبة فاصبحت الذرة سابلة
3- الجسم الذي يكون شحنته (-1 كولوم ) يكون قد فقد شحنة اي ان البروتونات ذات الشحنة الموجبة تغلبت على الالكترونات السالبة فاصبحت الذرة موجبة.
مثال : جسم متعادل كسبت ذراته عدد من الالكترونات ( 910) الكترونا اوجد علما ان شحنة الالكترون
1.6 × 10- 19 كولوم:
1- نوع الشحنة التي يكتسبها الجسم ؟
2- كمية الشحنة التي يكتسبها الجسم ؟
الحل :
1- تصبح شحنة الجسم سالبة
2- بتطبيق القانون
ش = ن × شe
ش = 910× 1.6 × 10- 19
ش = 1.6 × 10- 10 كواوم
مثال : اي من الشحنات التالية يمكن ان توجد في الطبيعة ولماذا :
1- 3.2 × 10- 9 كولوم 2- 1.6 × 10-25 كولوم
الحل :
بتبيق قانون التكميم للشحنة وحتى نحدد امكانية وجود هذه الشحنات وغيرها في الطبيعة يجب اولا ان نجد مقدار ( ن ) فاذا كان هذا المقدار عددا صحيحا تكون الشحنة من الممكن وجودها اما اذا كانت ليست عددا صحيحا فلا يمكن وجودها في الطبيعة
1. ش = ن × شe
3.2 × 10- 9 = ن × 1.6 × 10- 19
ن = 2 × 1010 الالكترون
بما ان ( ن ) عددا صحيحا فانه حسب نظرية التكميم من الممكن ان توجد هذه الشحنة في الطبيعة
1.6 × 10-25 = ن × 1.6 × 10- 19
ن = 1 × 10-6 الكترون
بما ان ( ن ) ليست عددا صحيحا فانه حسب نظرية التكميم من غير الممكن ان توجد هذه الشحنة في الطبيعة
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
قانون كولوم
نعلم انه اذا وجد جسمان لهما كتل معينة انهما يؤثران ببعض بقوة تسمى قوة الجذب العام والذي يعتمد على كتل كلا من الجسمين وعلى البعد بين مركزيهما هذا في الميكانيكا اما في حالة الكهرباء فقد وجد وبالتجربة انه عند وضع كرات مشحونة بالقرب من بعضها فانها تؤثر ببعضها بقوة تسمى قوة كولوم وقد تكون هذه القوة تجاذبا او تنافر تبعا لنوع الشحنات
ملاحظة : تعتبر قوة كولوم كمية متجهة وبالتالي لاتعوض الاشارة السالبة في القانون
1- اذكر نص قانون كولوم ؟
" القوة المتبادلة بين شحنتين نقطيتين ( ش1 & ش2 ) تفصل بينهما مسافة (ف) تتناسب طرديا مع مقدار كل من الشحنتين وعكسيا مع مربع
المسافة بينهما "
حيث ان مقدار ثابت كولوم = 1\ 4πε
المسافة بينهما "
حيث ان مقدار ثابت كولوم = 1\ 4πε
ثابت كولوم = 9 × 910 نيوتن . م2 / كولوم2
2- أذكر العوامل التي تعتمد عليها قوة كولوم
1. حاصل ضرب الشحنات ( طردي )
3. الوسط الموجود به الشحنات ( سماحية الوسط للكهرباء )( عكسي )
وحدة قياس الشحنة الكهربائية تِبعاً للنظام العالمي لوحدات القياس هي الكولوم (يرمز له بـ C) والكولوم الواحد يعادل تقريباً 6.24 × 10 18 شحنة أساسية (إلكترون) ، ومن الطبيعي للأجسام الحقيقية أن تحمل شحنات يمكن أن يصل مقدارها إلى أعداد كبيرة من الكولومات .
وتتناسب قوة المجال الكهربائي عند أي نُقطة تقع على بُعد ما (مسافةٍ ما) من الجسم المشحون تناسباً طردياً مع كمية الشحنة الموجودة عليه . وتتناسب قوة المجال الكهربائي للجسم المشحون بالنسبة لهذه النقطة ، تناسباً عكسياً مع مربع المسافة بين النقطة والجسم .
يمكنكم من أدناه