مہجہرد إنہسہآن
ادارة الموقع
لم يرى إنسان الشحنة الكهربائية كما لم يستطع أي احد أن يرى الجاذبية الأرضية .. لكن كلاهما يمكنك أن تحس بها .. ويمكنك إيجاد قيمتها ..
تقاس الشحنة الكهربائية بوحدة تسمى الكولوم Coulombs وهي تنسب إلى العالم الذي استطاع قياسها وهو المهندس Charles Augustin de Coulomb بين عام (1736-1806)
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.
تمهيد :
نستخدم في أيامنا هذه مصطلح شحنة كهربائية سالبة ، وشحنة كهربائية موجبة ، كأمر مسلم به ، ونتكلم عن تجاذب الشحنات المختلفة ، وتنافر الشحنات المتشابهة ؛ ولكن الموضوع لم يكن كذلك قبل عدة مئات من السنين ، فعملية التسمية وما رافقها من اكتشافات واختراعات أخذت جهداً ووقتاً طويلاً من مجموعة من علماء العالم ، وتحاول هذه الورقة إلقاء الضوء على عمل وجهود أولئك العلماء التي لولاها لما وصلنا إلى ما نحن عليه الآن من تقدم في مجال الكهرباء واستخدامها .
البدايات :
إنّ أول ما بدأ بكشف ظاهرة الكهرباء الساكنة ( السكونية ) قبل أن تكشفها ظاهرة البرق هي مادة الكهرمان
( Amber) . استعمل أهل اليونان ( Greeks ) مادة الكهرمان هذه للزينة مع الذهب والفضة ومواد لامعة أخرى وسمّوا هذه المواد الكترون (Electron) ، ومعناها في لغتهم أبناء الشمس (على الأرجح بسبب لمعانها) .
الكهرمان مادة صفراء أُحفورية ( Fossilized) صلبة تشبة الزجاج في منظرها نشأت من أشجار تم طمرها في العصور القديمة فهي تستخرج من باطن الأرض - . كان الكهرمان في العصور السابقة مادة غالية الثمن تداولتها حضارات البحر الأبيض المتوسط والشرق الأوسط في تجاراتها .
تقاس الشحنة الكهربائية بوحدة تسمى الكولوم Coulombs وهي تنسب إلى العالم الذي استطاع قياسها وهو المهندس Charles Augustin de Coulomb بين عام (1736-1806)
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.
تمهيد :
نستخدم في أيامنا هذه مصطلح شحنة كهربائية سالبة ، وشحنة كهربائية موجبة ، كأمر مسلم به ، ونتكلم عن تجاذب الشحنات المختلفة ، وتنافر الشحنات المتشابهة ؛ ولكن الموضوع لم يكن كذلك قبل عدة مئات من السنين ، فعملية التسمية وما رافقها من اكتشافات واختراعات أخذت جهداً ووقتاً طويلاً من مجموعة من علماء العالم ، وتحاول هذه الورقة إلقاء الضوء على عمل وجهود أولئك العلماء التي لولاها لما وصلنا إلى ما نحن عليه الآن من تقدم في مجال الكهرباء واستخدامها .
البدايات :
إنّ أول ما بدأ بكشف ظاهرة الكهرباء الساكنة ( السكونية ) قبل أن تكشفها ظاهرة البرق هي مادة الكهرمان
( Amber) . استعمل أهل اليونان ( Greeks ) مادة الكهرمان هذه للزينة مع الذهب والفضة ومواد لامعة أخرى وسمّوا هذه المواد الكترون (Electron) ، ومعناها في لغتهم أبناء الشمس (على الأرجح بسبب لمعانها) .
الكهرمان مادة صفراء أُحفورية ( Fossilized) صلبة تشبة الزجاج في منظرها نشأت من أشجار تم طمرها في العصور القديمة فهي تستخرج من باطن الأرض - . كان الكهرمان في العصور السابقة مادة غالية الثمن تداولتها حضارات البحر الأبيض المتوسط والشرق الأوسط في تجاراتها .
