معلومات عن الشحنة الكهربائية وانواعها
تتبع الشحنة الكهربائية علم الفيزياء، وهي خاصية مرتبطة بالمادة، حيث تجعلها تحت تأثير قوة كهرومغناطيسية عند وضعها في مجال، والاكتشافات المتعلقة بالشحنة الكهربائية قادت إلى تطورات عديدة في علم الفيزياء، وفي هذا المقال سنعرض جميع المعلومات حول الشحنة الكهربائية وأنواعها.
أنواع الشحنات الكهربائية
يوجد نوعان من الشحنات الكهربائية وهي:
– الشحنة الموجبة.
– الشحنة السالبة.
تتألف الشحنات الكهربائية بشكل رئيسي من بروتونات وإلكترونات، حيث تكون الشحنات المتشابهة منها متنافرة، والشحنات المختلفة متجاذبة، ويشار إلى الجسيم الذي لا يحمل شحنات كهربائية بأنه جسيم متعادل الشحنات.
وحدة قياس الشحنات الكهربائية
يتم قياس وحدة الشحنات الكهربائية في النظام الدولي باستخدام الكولوم، أما في الكهرباء الهندسية فتستخدم عادة وحدة الأمبير – ساعة. يرمز للشحنة الكهربائية بالرمز Q، وتعرف المعرفة الأولية للشحنات الكهربائية من خلال تفاعل المواد المشحونة حاليا بالكهرومغناطيسية التقليدية، وهذه المعرفة لا تزال دقيقة للمشاكل التي لا تتطلب اعتبار تأثير ميكانيكا الك.
الشحنة الكهربائية
تُعَدُّ الشحنة الكهربائية كمية مخزونة، حيث لا يتغير مجموع الشحنات في نظام معزول بمعنى كمية الشحنات الموجبة تساوي كمية الشحنات السالبة، وبذلك تجمع الجسيمات الصغيرة هذه الشحنات الكهربائية.
وفي المواد العادية تعمل الإلكترونات على حمل الشحنة السالبة ، كما تقوم البروتونات على حمل الشحنة الموجة إلى داخل نواة الذرات ، حيث أذا وجد عدد من الإلكترونات أكثر من عدد البروتونات في قطعة من مادة ما فإنها ستحمل شحنة سالبة ، وإن كان هناك أقل فإنها ستحمل شحنة موجبة وإن كانا متساويين فإنها تكون مادة متعادلة.
الشحنة الكهربائية هي كمية متعتمد على مضاعفات لوحدات صغيرة تُسمى الشحنة الأولية، حيث يبلغ حجمها 1.602×10−19 كولوم، وهي أصغر شحنة ممكنة يمكن أن تكون حرة.
مجالات الشحنات الكهربائية
يؤدي تواجد الشحنات الكهربائية إلى تشكيل مجال كهربائي عند السكون، أما عندما تكون متحركة فإنها تسبب تشكيل مجال مغناطيسي. وتسمى المجال الذي يجمع بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي المجال الكهرومغناطيسي، وتعد تفاعله مع الشحنات مصدرا للقوة الكهرومغناطيسية، وهي واحدة من القوى الأربع الأساسية في قانون الفيزياء.
كيفية الحصول على الشحنة الكهربائية
يتم الحصول على الشحنات الكهربائية عن طريق عدة طرق هي:
1- الشحن بالدلك ومن خلاله تظهر الشحنات الكهربائية السالبة عند دلك قضيب من الأبونايت باستخدام الفرك، حيث يتم فيها فصل الإلكترونات السالبة عن الفرك وتنتقل إلى الأبونايت. أما الشحنات الكهربائية الموجبة فيتم الحصول عليها عن طريق دلك قضيب من الزجاج بقطعة من الحرير، فينتقل الشحنات الموجبة من الزجاج إلى الحرير لتصبح موجبة الشحن.
يحدث الشحن باللمس عندما يلمس جسم مشحون جسمًا آخر غير مشحون، مما يؤدي إلى انتقال الشحنات الكهربائية من الجسم المشحون إلى الجسم الآخر، ويتحول الجسم الذي أخذ الشحنة إلى سالب، في حين يصبح الجسم الذي أعطاها موجبًا.
يطلق على الشحن الذي يتم عن طريق الحث أو الأثر اسم الشحن بالحث، ويتم استخدام هذه الطريقة لشحن الأجسام الموصلة مثل النحاس والحديد.
معلومات عن الشحنة الكهربائية
يمكن تلخيص أهم المعلومات عن الشحنات الكهربائية في التالي:
تتنافر الشحنات الكهربائية المتماثلة مع بعضها البعض، وتتجاذب الشحنات المتخالفة.
: تقاس الشحنات الكهربائية بوحدة الكولوم، وهي نسبة إلى الفيزيائي الفرنسي شارل كولوم الذي اكتشف القوى بين الشحنات الكهربائية والعديد من القوانين والحقائق المتعلقة بها، مثل طريقة حساب المحصلة للشحنات باختلاف الطريقة التي تتوزع بها.
– نص قانون كولوم: تؤثر شحنتان نقطيتان ساكنتان ببعضهما في الخلاء بقوتين متعاكستين محمولتين على الخط الواصل بينهما، وتتناسب شدتهما المشتركة طرديًا مع القيمتين المطلقتين لكل منهما وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما.
بعض المصطلحات المتعلقة بالكهرباء
الإلكترون
هو الجسيم الذري الصغير الذي يحمل الشحنات الكهربائية السالبة.
الأمبير
وحدة الأمبير هي الوحدة المستخدمة لقياس مستوى تدفق التيار الكهربائي.
الأوم
الأوم هي وحدة قياس المقاومة الكهربائية لمادة معينة لجريان التيار الكهربائي.
البروتون
يتحرك الجسيم الذري الصغير تحت الذري لنقل الشحنات الكهربائية الموجبة.
التيار الكهربائي
هو جريان الشحنة الكهربائية.
الدائرة الكهربائية
هو المسار الذي يمر به التيار الكهربائي.
العازل
هي المادة التي تقاوم تدفق التيارات الكهربائية.
الفولتية
تشير هذه المصطلحات إلى ضغط يتم تطبيقه لدفع الشحنة الكهربائية خلال دائرة محددة.
الكهرباء الساكنة
وهي الشحنات الكهربائية التي لا تتحرك.
المجال الكهربائي
يتعلق الموضوع بما يحدث في المناطق المحيطة بالأجسام المشحونة بالكهرباء بما يتعلق بالتأثير على مصادر الكهرباء.