مراحل تجربة تفاعل الأجسام المشحونة عن بعد تعد تجربة تفاعل الأجسام المشحونة عن بعد من أهم التجارب الأساسية في الفيزياء، وتعتبر أيضًا من أولى التجارب الفيزيائية التي أجراها الطلاب في المدرسة مختبرات.
في هذا المثال سنشرح الشحنة الكهربائية التي تتحكم في نتائج التجارب المختلفة مع المواد والأشياء، بالإضافة إلى وصف خصائص هذه الشحنة الكهربائية، تابعنا.
الشحنة الكهربائية
- قبل أن نقدم الاسم النموذجي والعلمي للتجربة حول تفاعل الأجسام المشحونة عن بعد، من الضروري معرفة الشحنة الكهربائية، وهي خاصية تميز مادة تتكون من جسيمات أولية، وتحدد أيضًا تفاعل مادة لقوة المجال الكهرومغناطيسي، وتنقسم إلى نوعين سالب وإيجابي، وهذه الشحنات مسئولة عن تكوين مجال الرحلان الكهربي.
- وعندما يكون في حالة حركة، فهو مسؤول عن تكوين المجال المغناطيسي. مجموع المجالات المغناطيسية والكهربائية يسمى المجال الكهرومغناطيسي. تقاس الشحنة الكهربائية وفقًا للنظام الدولي للوحدات في وحدة تسمى “كولوم” ويتم التعبير عنها بوحدة الأمبير، وهي وحدة من وحدات الكهرباء الهندسية.
انظر أيضًا: ماذا يحدث عندما تجمع بين الصوديوم والكلور والفحم
تجارب حول كيفية تفاعل الأجسام المشحونة عن بعد
- تسمى هذه التجربة بتجربة تمهيدية ويتم إجراؤها باستخدام شريط لاصق وبالونات بلاستيكية وخيوط صوفية.
- ثم نلاحظ أن البالونين يتحركان بعيدًا، وقد تم شرح ذلك علميًا أن الأجسام التي لها نفس الشحنات تتنافر والأجسام ذات الشحنات المختلفة عندما نقربها من بعضها البعض، وفي هذه التجربة تكتسب البالونات شحنة سالبة وبالتالي تتنافر هم.
- من الأمثلة على الأشياء التي تؤثر على بعضها البعض عن بعد: السحابة والأرض. بمجرد اقتراب السحابة المشحونة من الأرض، تقوم بشحن الأشجار والمباني، وتتحرك الشحنات الكهربائية بين الأرض والسحابة.
خواص الشحنات الكهربائية
بعد أن حددنا اسمًا نموذجيًا لتجربة تفاعل كائن مشحون وشرحنا كيفية القيام بذلك باستخدام مكونات بسيطة، نحتاج إلى التأكيد على الخصائص التالية للشحنات الكهربائية:
إضافة وظيفة
- تسمح لنا هذه الخاصية بجمع كل من الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة ومعاملتها على أنها كميات قياسية. على سبيل المثال، إذا كان هناك نظام كهربائي يتكون من شحنتين، إحداهما بالمقدار x والأخرى بقيمة p، فإن مجموع الكهرباء الرسوم في النظام تساوي “z + x”.
احفظ المقال
- تعتبر الشحنة الكهربائية محفوظة وفقًا لقانون حفظ المادة. إنها لا تنتهي ولا تنشأ من لا شيء، ولكنها تنتقل عبر الأجسام وفقًا لأنماط شحن مختلفة ومتنوعة. في نظام معين، هناك مساواة في عدد الشحنات التي يكتسبها الجسم الثاني والشحنات التي يفقدها الجسم الأول.
الشحنة الكهربائية مكمَّمة
- يتم حساب مقدار الشحنة الكهربائية في جسم ما والتعبير عنه كقيمة ووحدة محددة تساوي كتلة البروتون أو الإلكترون.
- يمكن التعبير عنها في شكل رياضي على النحو التالي: Q = e * n. يعبر الحرف Q عن مقدار الشحنة الكهربائية المحمولة في الجسم، والحرف n هو عدد صحيح، مما يعني أنه الوحدة الأساسية للبروتون الموجب. أو إلكترون سالب.
- وتعد تجربة تفاعل الأجسام المشحونة تجربة علمية مهمة للغاية أدت إلى العديد من الاختراعات والاكتشافات، وهي من أوائل الأدوات الكهربائية المنزلية للوصول إلى المعدات الفضائية، وقد أحدث البحث في الشحنة الكهربائية ثورة كبيرة في عالم الفيزياء، كما ساهم في عملية تفسير العديد من الظواهر الفيزيائية على الكرة الأرضية، مثل البرق والبرق.
أنظر أيضا: ما هي العلاقة بين الكروموسومات والكروماتيدات في الكروماتين
ما هي القوة الكهربائية
تُعرَّف القوة الكهربائية بأنها قوة غير ملامسة يمكن للأجسام المشحونة أن تمارس نفس القوة على أجسام أخرى، سواء كانت مشحونة أو غير مشحونة.
مثال على القوة الكهربائية
- عندما نفرك بالونًا بنمط من فرو الحيوانات مثل سترة صوفية أو مثل خصلة من شعرنا.
- من المحتمل تمامًا أن يتم شحن البالون، وستؤثر شحنته بشكل غريب على كل شيء قريب.
- وإذا وضعنا قطعًا صغيرة من الورق على سطح الطاولة ثم وضعنا البالون بالقرب من قطع الورق وفوقها مباشرةً.
- يمكن أن يخلق وجود هذا البالون المشحون جاذبية كافية للأوراق لرفعها عن الطاولة.
- يحدث هذا التأثير أيضًا عندما يكون البالون المشحون بعيدًا عن الأوراق.
الشحنات الكهربائية الموجودة في الأشياء
الأجسام المشحونة بشحنات كهربائية نوعان:
- الأجسام ذات الشحنات الموجبة أكثر من الشحنات السلبية.
- أي أن لديهم بروتونات موجبة الشحنة أكثر من الإلكترونات سالبة الشحنة، وهذا النوع يسمى بالجسم الموجب الشحنة.
- والأجسام التي لها شحنة سالبة أكثر من الشحنات الموجبة، وهذا النوع يسمى الأجسام السالبة الشحنة.
- وهذه الشحنات نوعان متعاكسان، ولتكون أكثر اتساقًا مع هذا المبدأ الأساسي لتفاعل الشحنات من الأشياء.
- تجذب الأجسام المشحونة إيجابيا أجسامًا سالبة الشحنة أخرى، أي جسم مشحون بشكل معاكس.
- وهي تؤثر على بعضها البعض بقوة الجذب، على عكس مفهوم الأجسام المشحونة بشكل معاكس التي تجذب بعضها البعض.
يرتبط قانون نيوتن بالقوة الكهربائية
عند تطبيق قانون نيوتن الثالث، فإن القوة هي التفاعل الذي يحدث بين جسمين، كل منهما يخلق انجذابًا أو تنافرًا متساويًا، بينما الآخر يكون عكس جسدين ينجذبان إلى بعضهما البعض، وهذا بسبب وجود الشحنات. بين هذه الأجسام التي تختلف عن بعضها البعض. واحد، ولتبسيط الأمر، يمكننا التعبير عن الأشياء التي تحمل شحنة معاكسة على النحو التالي:
- ندفع الجسم أ إلى اليمين على الجسم ب والجسم ب إلى اليسار من الجسم أ.
- ينتج عن هذا حركة جاذبية متبادلة بينهما، لذلك يمارس كل جسم ضغطًا على الآخر ويؤثر عليه.
- يتم دفع الجسم B ويكون هذا الضغط من خلال الجسم A وتأثير الضغط ليس قريبًا من الجسم A.
- هذا يخلق ما يسمى طاقة الضغط، وهذا الضغط على الجسم أ يتم توجيهه أيضًا من قبل الجسم المقابل، أي ب، بعيدًا عن الجسم ب.
- نظرًا لوجود انحراف عن طبيعة التفاعل المتبادل، تسمى القوة بغيضة.
قد تكون مهتمًا بـ: رقم المجموعة، التي تتكون عناصرها من مستويات طاقة خارجية مستقرة
شحن الأشياء من خلال الاتصال
- يعني شحن الأشياء عملية اكتساب أو فقد إلكترون.
- يمكن أيضًا شحن الأشياء بعدة طرق، مثل الشحن عن طريق التلامس، والشحن عن طريق الاستقراء بين الأشياء.
- تظهر العوامل التي تؤثر على الاحتكاك عندما يتلامس جسم مشحون مع أي جسم محايد.
- أي أن هناك شراكة بين الهيئات الثانية التي تم التفاعل معها.
- كل هذه الأجسام لها نفس الشحنة، سواء كانت موجبة أو سالبة.
- ولكن عندما تتلامس مادتان مشحنتان مع بعضهما البعض، فإن الشحنات ليست متماثلة تقريبًا.
- أي أنها معاكسة، ثم يتم الحفاظ على الشحنة الإجمالية للنظام.
- توزع المادتان الشحنة بالكامل وفقًا لقدرتهما على جذب بعضهما البعض.
- عندما تلمس الأشياء كرات ذات شكل معين، فإنها تساهم في الشحنة الكلية وفقًا لنصف قطرها.
- لأن هناك علاقة مباشرة بين نصف القطر والسعة.
- إذا كانت هذه الكرات هي نفسها، فإنها تشترك في إجمالي الشحنة بالتساوي.
- على سبيل المثال، تكون شحنات البروتونات والإلكترونات من نفس الحجم، لكن لكل منهما إشارة مختلفة.
- علاوة على ذلك، فإن جميع الأشياء المشحونة في الطبيعة هي مضاعفات عددية لمقدار الشحنة الأساسي.
- هذا يعني أن جميع عمليات التسليم تتكون من مجموعات خاصة بوحدة الدفع الأساسية.
- حيث تتكون الشحنات من عدة مجموعات من البروتونات والإلكترونات.
وهكذا وصلنا إلى نهاية المقال، وناقشنا بالتفصيل مراحل التجارب مع تفاعل الأجسام المشحونة عن بعد، حيث تحدثنا عن الشحنة الكهربائية وخصائصها وقوتها الكهربائية، بالإضافة إلى طريقة الشحن. من خلال التواصل ونأمل أن نكون قد أجابنا على جميع استفساراتكم.