معلومات عن الشحنة الكهربائية وانواعها
الشحنة الكهربائية هي عبارة عن خاصية تتبع علم الفيزياء ، وهي مرتبطة بالمادة حيث تجعلها تحت قوة وضعها في مجال
كهرومغناطيسي
، والشحنات الكهربائية هي أحد الاكتشافات التي أسهمت في حدوث نقلة نوعية في
علم الفيزياء
، والتوصل إلى العديد من الاكتشافات الأخرى ، ولهذا في هذا المقال نعرض لكم كافة المعلومات عن الشحنة الكهربائية وأنواعها.
أنواع الشحنات الكهربائية
يوجد نوعان من
الشحنات الكهربائية
وهي:
– الشحنة الموجبة.
– الشحنة السالبة.
وفي الغالب تكون تلك الشحنات محملة بالبروتونات والإلكترونات على الترتيب ، وتكون الشحنات المتشابهة منها متنافرة ، والشحنات المختلفة متجاذبة ، كما يشار إلى الجسيم الخالي من الشحنات الكهربائية إلى أنه جسيم متعادل الشحنات.
وحدة قياس الشحنات الكهربائية
تقاس وحدة الشحنات الكهربائية عن طريق نظام الوحدات الدولي وهي الكولوم ، وأما في الكهرباء الهندسية فيتم في الغالب باستخدام وحدة قياس أمبير – ساعة ، ويتم الرمز إلى الشحنة الكهربائية برمز Q ، تُعرف المعرفة الأولية للشحنات الكهربائية بكيفية تفاعل المواد المشحونة حاليا باسم بالكهرومغناطيسية التقليدية وهي ما زالت دقيقة للمشاكل التي لا تتطلب اعتبار تأثير ميكانيكا الكم.
الشحنة الكهربائية
وتعتبر الشحنة الكهربائية هي كمية محفوظة حيث أن محصلة الشحنة في نظام معزول أو كمية الشحنة الموجبة ناقص كمية الشحنة السالبة لا تتغير ، وعليه فتقوم الجسيمات دون الذرية بجمل تلك الشحنة 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.
وتعتبر الشحنة الكهربائية كمية أي أنها مضاعفات لوحدات صغيرة تُسمى الشحنة الأولية والتي تساوي 1.602×10−19 كولوم وهي أقل شحنة ممكن أن توجد حرة.
مجالات الشحنات الكهربائية
تعمل الشحنات الكهربائية على تكوين مجال كهربائي في حالة السكون ، أما إذا كانت متحركة فإنها تعمل على تكوين مجال مغناطيسي ، والجمع بين هذا المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي يعرف باسم المجال الكهرومغناطيسي ، ويعتبر تفاعله مع الشحنات هو مصدر القوة الكهرومغناطيسية وتعتبر واحدة من القوى الأساسية الأربعة في قانون الفيزياء.
كيفية الحصول على الشحنة الكهربائية
يتم الحصول على الشحنات الكهربائية عن طريق عدة طرق هي:
1- الشحن بالدلك ومنها تظهر الشحنات الكهربائية السالبة عند دلك قضيب من الأبونايت باستخدام الفرة ، حيث يتم عندها فصل الإلكترونات السالبة عن الفرو وتنتقل للأبونايت ، أما الشحنات الكهربائية الموجبة فيتم الحصول عليها عن طريق دلك قضيب من الزجاج بقطعة من الحرير فتنتقل الشحنات الموجبة من الزجاج للحرير ليصبح بعدها موجب الشحنة.
2- الشحن باللمس يحدث الشحن باللمس عند ملامسة جسم مشحون بجسم آخر غير مشحون مما يؤدي لانتقال الشحنات الكهربائية من الجسم المشحون إلى الجسم الآخر ، والجسم الذي أخذ الشحنة تُصبح شحنته سالبة أما الجسم الذي أعطاها فشحنته موجبة.
3- الشحن بالحث يُسمى أيضاً الشحن بالتأثير ، وتُستخدم هذه الطريقة في الشحن لشحن الأجسام الموصلة مثل الحديد و
النحاس
.
معلومات عن الشحنة الكهربائية
يمكن تلخيص أهم المعلومات عن الشحنات الكهربائية في التالي:
– الشحنات الكهربائية المتماثلة تتنافر مع بعضها البعض ، والشحنات المتخالفة تتجاذب.
– تُقاس الشحنات الكهربائية بوحدة
الكولوم
، وذلك نسبةً إلى العالم 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 شدتهما المشتركة تتناسب طردياً مع القيمتين المطلقتين لكل منهما ، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما”.
بعض المصطلحات المتعلقة بالكهرباء
الإلكترون
وهو الجسيم التحت ذري يقوم بحمل الشحنات الكهربائية السالبة.
الأمبير
وهو الوحدة التي تستخدم في قياس مستوى جريان التيارات الكهربائيّة.
الأوم
وهو الوحدة التي تستخدم في قياس مقاومة مادة معينة لجريان التيار الكهربائي.
البروتون
وهو الجسيم التحت ذري يقوم بنقل الشحنات الكهربائية الموجبة.
التيار الكهربائي
هو جريان الشحنة الكهربائية.
الدائرة الكهربائية
وهي المسار الذي يمر به
التيار الكهربائي
.
العازل
هي المادة التي تقاوم جريان التيارات الكهربائية.
الفولتية
وهي عبارة عن ضغط يقوم بدفع الشحنة الكهربائية خلال دائرة معينة.
الكهرباء الساكنة
وهي الشحنات الكهربائية التي لا تتحرك.
المجال
الكهربائي
وهو مدى تأثير الجسم المشحون بالكهرباء على الاجزاء المحيطة بهز مصادر
الكهرباء
.