تعليمنظريات علمية
كيف تتفاعل الاجسام المشحونة عن بعد
ماهي القوة الكهربائية
القوة الكهربائية هي قوة غير ملامسة، ويمكن لأي جسم مشحون أن يتأثير هذه القوة على أي شيء آخر، سواء كان مشحونًا أو غير مشحونًا .
مثال عل القوة الكهربائية
- افترض أنك فركت بالونا بعينة من فراء الحيوانات مثل سترة من الصوف أو حتى بخصله من شعرك من المحتمل أن يشحن البالون وستؤثر شحنته بشكل غريب على الأشياء الأخرى الموجودة في جواره ، إذا تم وضع بعض القطع الصغيرة من الورق على طاولة وتم وضع البالون بالقرب من القطع الورقية ووضعها فوق القطع الورقية .
- توجد جاذبية كافية لرفع القطع الورقية من الطاولة عند وجود بالون مشحون، حتى عندما يكون البالون بعيدًا عن القطع الورقية .
الشحنات الكهربية الموجودة في الأجسام
هناك نوعان من الأجسام التي تحمل شحنات كهربائية
- يتكون الجسم المشحون إيجابيًا من الأجسام التي تحتوي على شحنات موجبة أكثر من الشحنات السالبة، وذلك يعني أنها تحتوي على بروتونات ذات شحنة موجبة أكثر من الإلكترونات التي تحمل شحنة سالبة .
- يُطلق على الجسم الذي يحتوي على عدد أكبر من الشحنات السالبة، أي الإلكترونات، من الشحنات الموجبة، أي البروتونات، اسم المشحون السالبة .
- فتلك الشحنات هما نوعان متعاكسان من الشحنات ولكي يكونوا أكثر اتفاقا مع ذلك المبدئ الأساسي لتفاعل الشحنة من الأجسام ، فإن الجسم الذي هو موجب الشحنة يعمل على جذب جسم أخر ويكون سالب الشحنة الأجسام المشحونة بشكل معاكس ، ستؤثر بشكل جذاب على بعضها البعض على عكس القوة الجاذبة بين جسمين لهما شحنة معاكسة .
قانون نيوتن وعلاقته مع القوة الكهربية
- تطبيقاً لقانون نيوتن الثالث، فإن القوة هي تفاعل يحدث بين جسمين متجاورين، يتمثل في دفع أو جذب متساوٍ ومعاكس، ويحدث هذا التفاعل بسبب وجود شحنات مختلفة بين تلك الأجسام .
يمكن ببساطة التعبير عن تلك الأجسام التي تحمل شحنات متعاكسة باستخدام بعض الرموز
- يقوم الكائن A بدفع الكائن B باتجاه اليمين، في حين يمارس الكائن B دفعة إلى اليسار على الكائن A، وذلك لإحداث حركة تجاذب متبادل بينهما، إذ يؤثر كل جسم من هذه الأجسام على الآخر بالضغط والتأثير .
- يتم توجيه الدفع على الكائن B ويكون ذلك الضغط بواسطة الكائن A ويكون تأثير ذلك الضغط بعيد عن الكائن A وهو الذي يولد طاقة الضغط ويتم توجيه الضغط على الكائن A أيضا بواسطة الكائن المعاكس لن وهو الجسم B بعيدا عن الكائن B نظرًا للابتعاد عن طبيعة التفاعل المتبادل يقال أن القوة مثيرة للاشمئزاز .
تطبيق مبدأ الفعل والحركة على الأجسام
- تطبيق هذا المبدأ على جسمين متناقضين في الشحنة .
- يشير الكائن C إلى الحامل لشحنة موجبة، في حين يشير الكائن D إلى الحامل لشحنة سالبة .
- يقوم الكائن C بسحب الكائن D إلى اليسار، بينما يقوم الكائن D بسحب الكائن C إلى اليمين، وبالتالي يقوم كل كائن بسحب الآخر بنفسه، ويتم تمرير هاتين القوتين بمقدار متساوٍ في اتجاهين معاكسين .
- ومع ذلك، في هذه الحالة، تكون اتجاه القوة من الكائن D نحو الكائن C، واتجاه القوة من الكائن C نحو الكائن D، نظرًا لطبيعة التفاعل المتبادل بينهما، وتصف القوة بأنها جاذبة .
التفاعل بين الاجسام
- التفاعل بين جسمين متشابهين يثير الاشمئزاز، بينما يثير التفاعل بين جسمين مشحونين بشكل معاكس الإعجاب، والتفاعل الذي يحدث بين جسم مشحون وجسم محايد هو شيء مدهش تمامًا للعديد من الأشخاص، بغض النظر عن نوع الشحنة .
- بغض النظر عن اتجاه شحنته الكهربائية، فإن الكائنات المشحونة إيجابيًا أو سالبًا ستتفاعل مع الأجسام المحايدة بشكل جذاب، وتجذب الأجسام المحايدة بعضها البعض، ويتفاعل الأشياء المشحونة إيجابيًا أو سالبًا مع الأشياء المحايدة بشكل جذاب.
شحن الأجسام بالاتصال
يعني الشحن بين الأجسام اكتساب الإلكترون أو فقدانه، ويمكن شحن الأشياء بعدة طرق مثل الشحن عن طريق الاتصال والشحن عن طريق الاستنتاج بين الأجساد وغيرها .
- يتضح العوامل المؤثرة على الاحتكاك عندما يحدث اتصال بين جسم مشحون وجسم محايد، ويشارك الجسم المحايد في التفاعل مع أجسام أخرى. إذا كانت الشحنة لكل من الأجسام نفسها، سواء كانت سالبة أو موجبة .
- عندما يتم لمس مواد مشحونة بشحنات غير متشابهة، يحدث توزيع للشحنة الإجمالية للنظام بناءً على قدرات كل مادة على التجاذب مع الأخرى .
ماهية الشحن بين الأجسام
- عندما يحدث تماس بين كائن مشحون وجسم محايد ويكون الاثنان لديهما نفس الشحنة، سواء كانت سالبة أو موجبة، يتم الاحتفاظ بالشحنة الإجمالية للنظام ويتم توزيع إجمالي الشحنة بناءً على قدراتهما على الاتصال معًا عندما يتلامس اثنان من المواد المشحونة مع بعضهما البعض .
- فإذا كانت تلك الأجسام الملامسة عبارة عن كرات ذات شكل محدد أو شكل غير ذلك فإنها تساهم في الشحنة الإجمالية وفقا لأنصاف أقطارها لأن السعات تتناسب بشكل طردي مع نصف قطرها عندما تكون الكرات متماثلة فإنها تشترك في إجمالي الشحنة بالتساوي يمكن استخدام المعادلة التالية للعثور على الشحنة لكل كرة لها نصف قطر .
الشحنة التي تحملها الإلكترونات والبروتونات
- في رسائله وكتبه، ذكر فرانكلين طرق انتقال الشحنات الكهربائية ولاحظ آثارها، ولكنه لم يفهم سبب هذه الظاهرة. اليوم، نعلم أن المادة العادية تتكون من الذرات، وأن الذرات تحتوي على شحنات موجبة وسالبة، عادة بكميات متساوية .
- حجم شحنات الإلكترونات والبروتونات متساو، ولكنها تختلف في العلامة. بالإضافة إلى ذلك، جميع الأشياء المشحونة في الطبيعة هي ضعفيات متكاملة لهذه الكمية الأساسية من الشحنة، مما يعني أن جميع الشحنات تتكون من مجموعات وحدات الشحنة الأساسية عادة. هذه الشحنة الأساسية تتألف من مجموعات من الإلكترونات والبروتونات. حجم هذه الشحنة الأساسية .
يوضح الشكل نموذجًا بسيطًا لذرة بها إلكترونات سالبة تدور حول نواتها الموجبة النواة تكون موجبة لوجود بروتونات موجبة الشحنة ترجع جميع الشحنات في الطبيعة تقريبًا إلى الإلكترونات والبروتونات ، وهما اثنان من اللبنات الأساسية الثلاثة لمعظم المادة (والثالث هو النيوترون ، وهو متعادل ، ولا يحمل أي شحنة)
لوحظ وجود جسيمات أخرى تحمل شحنة في الأشعة الكونية والاضمحلال النووي، ويتم إنشاؤها في مسرعات الجسيمات، وهي نادرة جدًا بالمقارنة بكل شيء آخر عدا الإلكترون والبروتون، وتعيش لفترة قصيرة فقط