ما هي الشحنة الكهربائية
الشحنة الكهربائية هي خاصية للمادة التي تجعل الأشياء تنجذب أو تتنافر ، ويأتي الشحنة الكهربائية في نوعين ، والتي نسميها إيجابية و سلبية ، مثل الشحنات المتشابهة تتنافر ، وعلى العكس تنجذب الشحنات المختلفة بعضها البعض ، واثنين من الشحنات الموجبة تتنافر ، واثنين من الشحنات السالبة تتنافر أيضاً ، الشحنة الموجبة والشحنة السالبة تنجذبان بعضهما البعض.
هناك نوعان من الشحنات الكهربائية، فعندما يتم فرك العديد من المواد معا بطرق مراقبة، فإن مجموعات معينة من المواد تؤدي دائما إلى تواجد شحنة صافية من نوع واحد على مادة واحدة وشحنة صافية من النوع المعاكس على المادة الأخرى، ويطلق على نوع واحد من الشحنة اسم “موجب” والنوع الآخر اسم “سالب”، على سبيل المثال، عندما يتم فرك الزجاج بالحرير، يكتسب الزجاج شحنة موجبة والحرير شحنة سالبة، ونظرا لأن الزجاج والحرير لديهما شحنة معاكسة، فإنهما يتجاذبان مثل الأقمشة التي تفرك معا في المجفف، وسيتنافر قضبان زجاجية تفرك بالحرير بهذه الطريقة، لأن كل قضيب لديه شحنة موجبة، وبالمثل، إذا تم فرك قطعتين من القماش الحريري بهذه الطريقة، ستتنافران، لأن كل قطعة لديها شحنة سالبة.
ما هي الكهرباء الساكنة
الكهرباء الساكنة هي ظاهرة كهربائية تنتقل من خلالها الجسيمات المشحونة من جسم لآخر، وإذا قمت بفرك جسمين معا، خاصة إذا كان الجسمان عازلين والهواء المحيط جافا، فإن الأجسام ستكتسب شحنة متساوية ومعاكسة، وتتولد قوة جذب بينهما، وهذه من طرق انتقال الشحنات الكهربائية، ويصبح الجسم الذي فقد الإلكترونات موجبا، والآخر يصبح سالبا، وتكون القوة هي جاذبية بين الشحنات المعاكسة.
تجارب تأثير الشحنة الكهربائية
يمكن لنا أن نتعرف فيما يلي على تجارب للكهرباء الساكنة التي يمكن من خلالها ملاحظة تأثير الشحنات الكهربائية
تجربة الكيس الطائر
يُمكن تجربة الكيس الطائر بإستخدام الكهرباء الساكنة، ويمكن التعرف عليها بالتفصيل عند القيام بها
المواد المستخدمة
- قطعة بلاستيكية أسطوانية الشكل
- قطعة من القماش
- كيس من البلاستيك الخفيف
الخطوات
- يتم فرك سطح القطعة الأسطوانية بقطعة قماش لمدة 40 ثانية
- يتم فرك قطعة القماش على سطح الكيس البلاستيكي لمدة 40 ثانية
- افتح الكيس البلاستيكي وشاهده وهو يرتفع بينما تلوح بالقطعة البلاستيكية بالأسفل
- بعد فرك الأسطوانة والقماش بقطعة من القماش، يصبحان مشحونين سلبًا وتتنافر الشحنات، ويبدو أن الكيس البلاستيكي يتنافر أيضًا.
تجربة العلبة
باستخدام الكهرباء الساكنة، يمكنك صنع صندوق يدور بدون لمسه.
المواد المستخدمة
- علبة فارغة
- قطعة بلاستيكية أسطوانية الشكل
- قطعة من القماش
الخطوات
- افرك سطح الأسطوانة البلاستيكية بقطعة قماش لمدة 40 ثانية
- ضع العلبة على سطح مستو وسلس
- امسك القماش بالقرب من العلبة دون لمسها، وراقب حركتها وهي تتبع حركة الأسطوانة البلاستيكية
النتيجة
عند فرك الأسطوانة بقطعة قماش، يزيد تراكم الشحنات الكهربائية على الأسطوانة، وبالتالي يكتسب الأسطوانة شحنة سالبة، وتنجذب العلبة المشحونة إيجابيًا إليها، وهذا يحدث بسبب جذب الأضداد.
تجربة الشعر
يمكن استخدام الكهرباء الساكنة في تجربة الشعر، وفيما يلي سنتعرف عليها:
المواد المستخدمة
- بالون منفوخ
- قطعة من القماش
الخطوات
- افركي سطح البالون بقطعة قماش لمدة 40 ثانية
- امسك البالون بالقرب من رأسك ولاحظ كيف سيتصاقط شعرك عليه
النتيجة
يُكتَسَبُ البالونُ إلكتروناتٍ من القماشِ ويصبحُ سالِبَ الشحنةِ، لِذَلِكَ يجذبُ شَعرَكَ، وهوَ مشحونٌ إيجابِيًّا.
تجربة فصل الملح والفلفل
إذا كنت تريد فصل الملح والفلفل، يمكنك استخدام تجربة الكهرباء الساكنة لفصل هذه التوابل
المواد المستخدمة
- ملعقة بلاستيكية
- ملح
- فلفل
- قطعة من القماش
الخطوات
- اخلطي ملعقة صغيرة من الملح والفلفل جيدًا
- افركي الملعقة بقطعة القماش لمدة 40 ثانية
- ضع الملعقة فوق الخليط، سيقفز الفلفل إلى أعلى ويتشبث بالملعقة.
النتيجة
تحمل كل من حبيبات الملح والفلفل شحنة إيجابية، مما يجعل الملعقة التي اكتسبت إلكترونات من القماش تجذب الشحنات الموجبة في الخليط، ولكن ينطلق الفلفل، الذي هو أخف في الوزن، بسهولة أكبر ويتماسك بالملعقة.
تجربة انحناء الماء
يمكن ملاحظة انحناء الماء من خلال مراقبة قوة المد والجزر التي يتسبب بها القمر، ويمكنالآن القيام بنفس الشيء مع الكهرباء الساكنة
المواد المستخدمة
- قطعة بلاستيكية أسطوانية الشكل
- قطعة من القماش
- المياه الجارية
- مشط
الخطوات
- يتم فرك سطح الأسطوانة بقطعة قماش لمدة 40 ثانية
- يتم تشغيل الصنبور بحيث يتدفق الماء بشكل مستمر
- يتم وضع المشط بالقرب من الماء ومراقبته وهو ينحني
النتيجة:
عندما تقترب أسطوانة مشحونةسالباً من الماء، تصطدم الإلكترونات في الماء ويتحمل الماء الأقرب إلى الأسطوانة شحنة موجبة. تحدث جاذبية بين هذه الشحنة الموجبة والمشط المشحون سالباً فيتمكن الماء من الانحناء.
تجربة اللوحات
يمكن استخدام الكهرباء الساكنة في تجربة الألواح. وفيما يلي نتعرف عليها:
المواد المستخدمة
- قطعة من القماش
- 2 لوح من الستايروفوم
الخطوات
- افركي قاعدة الطبق بقطعة قماش
- ضع الطبق على سطح مستو
- جرب وضع اللوحة الأخرى (القاعدة للأسفل) فوق اللوحة الأخرى وراقب كيف يتنافران.
النتيجة
تعتمد هذه الحيلة على الكهرباء الساكنة التي تتولد عندما تُفرك الأشياء مع بعضها، حيث تنتقل الإلكترونات من القماش إلى اللوحة وتُشحن سالبًا، وتُصد الإلكترونات الموجودة في اللوحة الأخرى.
تجربة الشحنة الكهربائية للاطفال
هناك العديد من تجارب الشحنة الكهربائية التي يمكن تجربتها مع طفلك، ومن بينها تجربة البالون
تجربة البالون
عندما تفرك البالون بقطعة قماش صوفية، ينتقل البالون إلكترونات من الصوف ويتحمل بشحنة سالبة، بينما يتحمل الصوف بشحنة موجبة. وإذا تم فرك البالونين بالصوف، سيتحمل كل منهما نفس الشحنة السالبة، وبالتالي سيتنافران. وعند رش الماء بالقرب من البالونات، تحمل قطرات الماء الشحنات بعيدا عن البالونات وتتركها بدون شحنة. وعندما يصبح البالونان محايدان، يتراجعان معا، ويعد هذا أحد العوامل المؤثرة على الاحتكاك
هناك طريقة أخرى لتحييد الشحنات على البالونات وهي لمسها بيد رطبة ، قد يؤدي إجراء تجارب الكهرباء الساكنة في الطقس الرطب في بعض الأحيان إلى نتائج مربكة ، حيث تعمل الرطوبة في الهواء تمامًا مثل رذاذ الماء في هذا العرض ، وتحمل الشحنات بعيدًا عن الأشياء ، وهذا يجعل من الصعب تكوين رسوم في تجاربك.
المواد المستخدمة
- 2 بالون متماثلة الشكل
- خيوط (حوالي 40 سم لكل منهما)
- قماش من الصوف
- زجاجة رذاذ مملوءة بالماء
الخطوات
- يتم نفخ البالونات إلى نفس الحجم تقريبًا، ويربط خيط لكل منها، ثم يتم امساك الخيطين معًا لتتعلق البالونات ببعضها البعض.
- يمكن للطفل الآن أن يمسك بالخيوط أثناء فرك البالونات بقطعة صوف.
- اترك البالونات تتدلى مرة أخرى، لا تمسها، ورش ماءً عليها (سينكمش بعضها مقابل البعض).