معلومات عامة

كيف تتحرك الشحنات الكهربائية؟

كيف تتحرك الشحنات الكهربائية؟، الشحنة الكهربائية هي خاصية محفوظة ، ولا يمكن أن تتغير الشحنة الصافية لنظام معزول ، فهذه هي كمية الشحنة الموجبة مطروحًا منها كمية الشحنة السالبة.

بالإضافة إلى ذلك ، تحمل الجسيمات دون الذرية الشحنة الكهربائية ، تمامًا كما في المادة العادية ، تحمل الإلكترونات الشحنة السالبة ، وتحمل البروتونات الشحنة الموجبة في نوى الذرات. مقالة – سلعة لتحديد كيف تنتقل الشحنة الكهربائية؟.

ما هو المقصود بالشحنة الكهربائية؟

الشحنة الكهربائية هي الخاصية الأساسية ، لأشكال المادة ، التي تُظهر التجاذب أو التنافر الكهربائي في وجود مادة أخرى.

كما أن الشحنة الكهربائية هي خاصية للعديد من الجسيمات دون الذرية ، نظرًا لأن شحنات الجسيمات القائمة بذاتها هي مضاعفات عددية للشحنة الأولية e ، فإننا نقول إن الشحنة الكهربائية هي كمية.

كان مايكل فاراداي ، في تجاربه مع التحليل الكهربائي ، أول من لاحظ الطبيعة المنفصلة للشحنة الكهربائية.

أكدت تجربة روبرت ميليكان لإسقاط الزيت هذه الحقيقة مباشرة ، وقامت بقياس الشحنة الأولية.

لقد تم اكتشاف أن نوعًا واحدًا فقط من الجسيمات ، وهو الكواركات ، له شحنة جزئية إما -1/3 أو +2/3.

ولكن يُعتقد أنها تحدث دائمًا في مضاعفات الشحنة المتكاملة ، وهي كواركات بحد ذاتها لم يسبق رؤيتها من قبل.

شاهدي أيضاً: كيف تم اكتشاف الكهرباء في العالم

شحنة كهربائية

إذا كان هناك إلكترونات أكثر من البروتونات ، في قطعة من المادة ، سيكون لها شحنة سالبة.

إذا كان هناك رقم أصغر ، فسيكون له شحنة موجبة ، وإذا كان هناك عدد متساوٍ ، فسيكون محايدًا.

وهي تأتي في شكل مضاعفات صحيحة لوحدات صغيرة منفردة ، تسمى الشحنة الأولية ، e ، حوالي 1.602 × 19-10 عمود.

إنها أصغر شحنة يمكن أن توجد بحرية (الجسيمات التي تسمى الكواركات لها أصغر شحنة ، ومضاعفات 1 / 3e.

لكنها موجودة فقط في تركيبة ، وهي دائمًا ما تندمج لتكوين جزيئات بالشحنة الصحيحة.)

يحتوي البروتون على شحنة + e ، بينما يحتوي الإلكترون على شحنة −e.

وحدة الشحنة الكهربائية

وحدة الشحنة الكهربائية المشتقة من النظام الدولي للوحدات هي كولوم (C) ، الذي سمي على اسم الفيزيائي الفرنسي تشارلز أوغستين دي كولوم.

في الهندسة الكهربائية ، يشيع استخدام الأمبير – (Ah) أيضًا ، بينما في الفيزياء والكيمياء ، تُستخدم الشحنة الأولية (e) كوحدة.

تستخدم الكيمياء ما يسمى ثابت فاراداي كشحنة لكل مول من الإلكترونات ، والتي عادة ما يتم الإشارة إليها بالرمز الصغير q للشحنة.

حقل كهرومغناطيسي

تحتوي الشحنة الكهربائية على مجال كهربائي ، وإذا كانت الشحنة تتحرك ، فإنها تولد أيضًا مجالًا مغناطيسيًا.

يسمى الجمع بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي المجال الكهرومغناطيسي ، وتفاعله مع الشحنات هو مصدر القوة الكهرومغناطيسية ، وهي إحدى القوى الأساسية الأربعة في الفيزياء.

تسمى دراسة التفاعلات التي تتم بوساطة الفوتون بين الجسيمات المشحونة بالديناميكا الكهربية الكمية.

الاستقرار النسبي

بصرف النظر عن الخصائص الموصوفة في مقالات حول الكهرومغناطيسية ، فإن الشحنة ثابتة نسبية.

هذا يعني أن أي جسيم له شحنة q ، بغض النظر عن سرعته ، دائمًا ما يكون له شحنة q.

تم التحقق من هذه الخاصية تجريبيًا من خلال إظهار أن شحنة نواة هيليوم واحدة (بروتونان ونيوترونان مرتبطان معًا في نواة ويتحركان بسرعة عالية).

إنها نفس شحنة نواتين من الديوتيريوم (بروتون واحد ونيوترون واحد مرتبطان معًا ، لكنهما يتحركان ببطء أكثر مما لو كانا في نواة الهليوم).

نقل الشحنات الكهربائية

في الصورة أعلاه ، لماذا يقف شعر هذه الفتاة مستقيماً؟ تلمس جهازًا يسمى “مولد فان دي جراف”.

تحتوي القبة الموجودة أعلى الجهاز على شحنة كهربائية سالبة ، وعندما تضع الفتاة يدها على القبة ، فإنها تصبح سالبة الشحنة أيضًا ، وصولاً إلى طرف كل شعرة!

السؤال هنا: ما الذي يجعل الشعر يقف؟

إجابة: تصبح كل الخيوط سالبة الشحنة ، فتكون مثل الشحنات تتنافر ، فتبتعد الخيوط عن بعضها البعض ، مما يتسبب في توقفها في النهاية.

نقل الإلكترون

أصبحت الفتاة في الصورة مشحونة سالبة ، لأن الإلكترونات تتدفق إليها من مولد فان دي جراف.

لأنه عندما تتحرك الإلكترونات بين الأشياء ، تصبح المادة المحايدة مشحونة ، يحدث هذا ، حتى مع الذرات الفردية.

مقالات قد تعجبك:

تمتلك الذرات المحايدة شحنة كهربائية ، لأنها تحتوي على نفس عدد الإلكترونات السالبة مثل البروتونات الموجبة.

ومع ذلك ، إذا فقدت الذرات إلكترونات أو اكتسبتها ، فإنها تصبح جسيمات مشحونة تسمى أيونات.

يمكنك أن ترى كيف يحدث هذا في الشكل أدناه ، عندما تفقد الذرة الإلكترونات ، وتصبح أيونًا موجبًا أو كاتيونًا.

عندما تكتسب الذرة إلكترونات ، تصبح أيونًا سالبًا أو أنيونًا.

اقرأ أيضًا: معلومات الهندسة الكهربائية

احفظ الشحنة

مثل تكوين الأيونات ، يعتمد تكوين مادة مشحونة ، بشكل عام ، على انتقال الإلكترونات ، إما بين مادتين أو داخل مادة.

يمكن الإشارة إلى ثلاث طرق يمكن أن يحدث بها ذلك: التوصيل والاستقطاب والاحتكاك.

جميع الطرق الثلاثة موصوفة أدناه ، ومع ذلك ، بغض النظر عن كيفية نقل الإلكترونات ، تظل الشحنة الإجمالية.

كما هو الحال دائما؛ تتحرك الإلكترونات لكنها لا تدمر ، وهذا هو قانون حفظ الشحنة.

توصيل

يعتبر نقل الإلكترونات من مولد فان دي جراف إلى الفتاة مثالاً على التوصيل حيث يحدث التوصيل.

عندما يكون هناك اتصال مباشر بين المواد والتي تختلف في قدرتها على التخلي عن الإلكترونات أو قبولها.

ينتج مولد فان دي جراف أيضًا شحنة سالبة على القبة ، لذلك تميل إلى التخلي عن الإلكترونات.

الأيدي البشرية مشحونة إيجابياً ، لذا فهم يميلون إلى قبول الإلكترونات ، لذلك تتدفق الإلكترونات من القبة إلى يد الفتاة عندما تكون على اتصال.

لا تحتاج إلى مولد من van de Graaf لإجراء الاتصال ، فقد يحدث ذلك عندما تمشي على سجادة من الصوف بأحذية مطاطية.

حيث يميل الصوف إلى التخلي عن الإلكترونات ، ويميل المطاط إلى قبولها ، فإن السجاد ينقل الإلكترونات إلى حذائك في كل مرة تضع فيها قدمك.

وبالتالي ، ينتج عن انتقال الإلكترونات أن تصبح سالبة ، بينما تصبح السجادة مشحونة إيجابياً.

الاستقطاب

لنفترض أنك مشيت عبر سجادة صوفية بأحذية نعل مطاطي ، وشُحنت سلبًا.

إذا قمت بعد ذلك بلمس مقبض الباب المعدني ، فسيتم صد الإلكترونات الموجودة في المعدن المحايد ، وستبتعد عن يدك قبل أن تلمس المقبض.

بهذه الطريقة ، يصبح أحد طرفي المقبض موجب الشحنة ، ويصبح الطرف الآخر سالبًا ، وهذا ما يسمى الاستقطاب.

يحدث الاستقطاب عندما تتحرك الإلكترونات داخل جسم محايد ، بسبب المجال الكهربائي لجسم مشحون قريب.

يحدث بدون اتصال مباشر بين الجسمين ، ويوضح الشكل أدناه كيفية حدوث الاستقطاب.

هنا يأتي السؤال: ماذا يحدث عندما يتم وضع قضيب بلاستيكي سالب الشحنة في الرسم البياني بالقرب من اللوحة المعدنية المحايدة؟

الجواب هو: تنفجر الإلكترونات في اللوحة ، بواسطة الشحنات السالبة في القضيب ، تتحرك الإلكترونات بعيدًا عن القضيب.

مما يتسبب في أن يكون أحد جانبي الصفيحة موجب الشحنة ، والجانب الآخر سالب الشحنة.

احتكاك

هل فركت بالونًا منفوخًا في شعرك؟ يمكنك أن ترى ما يحدث في الشكل أدناه ، فهو يسبب احتكاكًا بين البالون والشعر.

يمكنك “فصل” الإلكترونات عن شعر البالون ، لأن البالون يجذب الإلكترونات بقوة أكبر من الشعر.

بعد نقل الإلكترونات ، يصبح البالون سالبًا ، ويصبح الشعر موجب الشحنة.

يتم دفع الخيوط الفردية بعيدًا عن بعضها البعض ، وتقف في النهاية ، لأن الشحنات تتنافر.

ينجذب كل من البالون والشعر لبعضهما البعض ، لأن الشحنات المعاكسة تتجاذب.

يتم نقل الإلكترونات بهذه الطريقة ، كلما كان هناك احتكاك بين المواد يختلف في قدرتها على التخلي عن الإلكترونات أو قبولها.

اخترنا لك: ما هي السيارات الكهربائية؟

كيف تتحرك الشحنات الكهربائية؟ عندما تتحرك الإلكترونات بين الأجسام ، تصبح المادة المحايدة مشحونة ؛ على سبيل المثال ، عندما تفقد الذرات إلكترونات أو تكتسبها ، فإنها تصبح جسيمات مشحونة تسمى أيونات.

    .

اترك رد

زر الذهاب إلى الأعلى

أنت تستخدم إضافة Adblock

نحن نحتاج للإعلانات لدفع تكاليف الموقع إعلاناتنا غير مزعجة نرجو إيقاف مانع الإعلانات