الشحنات الكهربائية
- تعد الأجسام التي تحمل إلكترونات أقل أجساماً مشحونةً بشحنة موجبة، والأجسام التي تحمل عدداً أكبر من الإلكترونات أجساماً مشحونةً بشحنة سالبة.
- أصغر شحنة في الطبيعة هي شحنة الإلكترون، ومقدارها 1.6×10-19كولوم. وتُسمّى الشحنة الأساسية.
- الشحنة الكهربائية توجد على شكل كمّات محدّدة من مضاعفات الشحنة الأساسية، وفقًا لمبدأ تكمية الشحنة، وتنشأ قوى التجاذب الكهربائي بين الشحنات الكهربائية المختلفة، في حين تنشأ قوى التنافر الكهربائي بين الشحنات الكهربائية المتشابهة.
- تنتج عملية الشحن الكهربائي للأجسام عن إحداث عدم توازن في توزيع الشحنات الكهربائية عليها. وتوجد ( 3) طرائق لإحداث عملية الشحن الكهربائي للأجسام، هي:
•الشحن بالدلك Charging by rubbing
•الشحن بالتوصيل Charging by conduction
•الشحن بالحثّ Charging by induction
قانون كولوم
- القوى الكهربائية هي القوى الناشئة بين الشحنات الكهربائية.
- ينصّ قانون كولوم على أنّ مقدار القوّة الناشئة بين شحنتين نقطيتين يتناسب طرديًّا مع حاصل ضرب الشحنتين، وعكسيًّا مع مربّع المسافة بينهما. ويُمثّل رياضيًّا بالعلاقة الآتية:
- الشحنة النقطية هي شحنة كهربائية موجودة في نقطة. ويُمكنني التعامل مع الشحنات التي تحملها أجسام أبعادها صغيرة ومهملة بالنسبة إلى المسافات بين الأجسام نفسها على أنّها شحنات نقطية. ومثال ذلك الإلكترون والبروتون، والأيونات الموجبة والسالبة، كما أنّ الجسيمات الكروية المشحونة التي تتوزّع الشحنات
عليها بشكل منتظم تُعدّ شحنات نقطية بالنسبة إلى المناطق الواقعة خارج هذه الجسيمات الكروية. - إذا كانت الشحنتان متشابهتين فإنّ القوّة الناشئة بينهما تكون تنافرًا، إذا كانت الشحنتان مختلفتين في النوع؛ فإنّ القوّة الناشئة بينهما تكون تجاذبًا.
- القوتان المؤثرتان في الشحنتين هما قوّتان متساويتان مقدارًا ومتعاكستان اتّجاها، فهما قوّتا فعل وردّ فعل حسب القانون الثالث لنيوتن، ويُمكن وصفهما بالقوّة المتبادلة بين الشحنتين.
F21 = -F12
- الجسم الكروي الذي يحمل شحنة كهربائية موزّعة عليه بانتظام، مثل كرة فلزّية نصف قطرها (R) ومركزها ( O) مشحونة بشحنة كهربائية مقدارها (Q )، تتوزّع الشحنة بسبب تنافرها على السطح الخارجي للكرة الفلزّية. ستؤثّر هذه الكرة بقوى كهربائية في الشحنات المجاورة لها كما لو كانت شحنة هذه الكرة (Q ) مكثفة وموجودة جميعها في نقطة واحدة هي مركز هذه الكرة (O).