كيف تصبح الأجسام مشحونة كهربائيًا
محتوى
سننظر في كيفية إنشاء الشحنة الكهربائية ، وكيف يتم نقل الإلكترونات ، وما الذي يجعل الأجسام تصبح مشحونة كهربائيًا ، وما نوع الأشياء التي يمكن أن تصبح مشحونة كهربائيًا بسهولة أكبر من غيرها ، وكيف يمكن تخزين الشحنة الكهربائية ، وبعض خصائص التدفق شحنة كهربائية أدناه. .
بشكل عام ، يصبح الجسم مشحونًا كهربائيًا عن طريق نقل الإلكترونات عندما يكون هناك فائض أو نقص في الإلكترونات حول ذراته. إذا كان هناك إلكترونات أكثر من المعتاد ، يصبح الجسم مشحونًا سالبًا لأن الإلكترونات نفسها لها شحنة سالبة. على العكس من ذلك ، يصبح الجسم مشحونًا بشكل إيجابي عندما يكون هناك إلكترونات أقل من المعتاد.
كيف يتم إنشاء الشحنة الكهربائية
يتم إنشاء شحنة كهربائية عندما تتلامس المواد مع بعضها البعض. عند الاتصال ، تنتقل الإلكترونات من واحدة إلى أخرى. سواء حدث نقل الإلكترون هذا أم لا ، فإن مقدار حدوثه ، ومدى السرعة والاتجاه الذي يعتمد على ذرات المواد. البعض أكثر أو أقل استعدادًا للتبرع أو قبول الإلكترونات من الآخرين.
إذا تحركت الإلكترونات من جسم إلى آخر ، فسيكون لجسم واحد إلكترونات أكثر من المعتاد ، والآخر أقل. يصبح الجسم الذي يحتوي على فائض من الإلكترونات مشحونًا سالبًا ، بينما جسم آخر به نقص في الإلكترونات يصبح مشحونًا بشكل إيجابي.
عادة ما يكون الجسم متوازنًا أو محايدًا كهربائيًا إذا لم يكن به فائض من الإلكترونات أو نقص في الإلكترونات. في هذه الحالة ، عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات في نوى الذرات. الأشياء في هذه الحالة ليست سالبة ولا موجبة الشحنة. لاحظ أن عدد الإلكترونات بالنسبة لعدد البروتونات يحدد ما إذا كان هناك إلكترونات أكثر أو أقل من المعتاد.
لقد وصفنا ثلاثة شروط تتعلق بالشحنة الكهربائية:
- كائن محايد كهربائيًا - لا زائدة ولا نقص في الإلكترونات ، لأن عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات.
- كائن سالب الشحنة - زيادة الإلكترونات ، لأن عدد الإلكترونات يفوق عدد البروتونات.
- كائن موجب الشحنة - نقص الإلكترونات ، لأن عدد الإلكترونات أقل من عدد البروتونات.
ماذا يحدث للأجسام المشحونة كهربائيًا؟
من الأمثلة النموذجية التي يسهل توضيحها فرك الشعر بكرة من مادة عازلة. تتحرك الإلكترونات من الشعر إلى سطح البالون ، مما يجعل البالون مشحونًا سالبًا والشحن موجبًا.
إذا جعلت الكرة الأخرى سلبية عن طريق فعل الشيء نفسه وقربت الكرتين من بعضهما البعض ، فستلاحظ أنهما سيتنافران. هذا لأن كلاهما يحمل نفس النوع من الشحنة.
القانون هو أن كائنين لهما نفس الشحنة سوف يتنافران ، وأن جسمين لهما شحنة متعاكسة سوف يجذبان.
أنواع الأشياء التي يسهل شحنها
لمعرفة أنواع الأشياء التي يتم شحنها بسهولة ، إذا أحضرت كرة مشحونة إلى أحد طرفي علبة الألمنيوم (بدون اتصال مباشر) ، فستعمل العلبة كموصل محايد. سوف تتحرك الإلكترونات وتتراكم في الطرف الآخر من الجرة وفقًا للقانون أعلاه.
لذلك ، يمكنك أن ترى أن الجرة قد تميل أو تنقلب لتتولى هذا الوضع. إذا قمت بملامسة جسمين بشكل مباشر ، فإن تدفق الإلكترونات سيؤدي إلى أن يصبح كلاهما سالبًا ، وسرعان ما يتنافران. يمكن إثبات التأثير المعاكس ، المسمى بالحث ، إذا لمسنا الطرف السلبي للوعاء لترك الجرة مشحونة إيجابًا بدلاً من ذلك.
يمكن أن يتصرفوا بهذه الطريقة ، لكونهم معدنًا ، فهم موصلون جيدون للكهرباء. لديها إلكترونات حرة يمكنها التحرك بين الأجسام المتلامسة. وهذا يختلف عن العوازل التي لا تحتوي على إلكترونات حرة ولا توصل الكهرباء.
بالإضافة إلى ذلك ، يوضح العرض أعلاه أن الأشياء تكتسب شحنة كهربائية بطريقتين: الاتصال أو الحث.
تخزين وحركة الشحنات الكهربائية
تحمل الشحنات الكهربائية مجالًا كهرومغناطيسيًا. على وجه الخصوص ، عندما تحمل الأجسام شحنة كهربائية ثابتة ، تعمل القوى الكهروستاتيكية ، وعندما تتحرك الشحنات ، تعمل القوى الكهربائية والمغناطيسية. المجال الكهربي المحيط بجسم مشحون كهربائيًا يساوي القوة التي تتعرض لها شحنة موجبة واحدة. [1]
حفظ الشحنة الكهربائية
المكثف هو مكون إلكتروني يمكنه تخزين الشحنات الكهربائية والطاقة على مدار فترة زمنية. كمية الشحنة التي يمكن تخزينها تسمى السعة ويتم قياسها بالفاراد. لديها قوة استعادة تتناسب مع مقدار الشحنة المتراكمة. البطاريات مصممة أيضًا خصيصًا لهذا الغرض.
الشحنة الكهربائية الحالية
كمية الشحنة الكهربائية المتدفقة عبر جسم ما تسمى التيار وتقاس بالأمبير. هذا هو عكس الكهرباء الساكنة ، حيث لا يتم توليد تيار. عندما يتم تسريع الشحنة الكهربائية ، فإنها تنتج إشعاعًا كهرومغناطيسيًا.
الأسئلة المتداولة
فيما يلي إجابات مباشرة لكل سؤال من الأسئلة الواردة في المقدمة ، بناءً على المحتوى ذي الصلة الموضح في هذه المقالة:
كيف تظهر الشحنة الكهربائية في الجسم؟
يتم إنشاء شحنة كهربائية عندما يكتسب الجسم إلكترونات أو يفقدها.
كيف يتم نقل الإلكترونات بين الأشياء؟
يتم نقل الإلكترونات عندما يتلامس جسمان مع بعضهما البعض.
ما الذي يجعل الجسم مشحونًا كهربائيًا؟
يؤدي وجود فائض أو نقص في الإلكترونات إلى جعل الجسم مشحونًا كهربائيًا.
ما الأشياء التي يمكن شحنها بسهولة بالكهرباء؟
يمكن للكائنات التي تحتوي على إلكترونات حرة ، مثل المعادن ، أن تصبح مشحونة كهربائيًا بسهولة. يطلق عليهم الموصلات.
كيف يمكن الحفاظ على الشحنة الكهربائية؟
يمكن تخزين الشحنات الكهربائية في أشياء مثل المكثفات والبطاريات.
ماذا يحدث عندما تتدفق شحنة كهربائية؟
عندما تتدفق شحنة كهربائية ، يتم إنتاج التيار ، وليس الكهرباء الساكنة ، وتشارك كل من القوى الكهرومغناطيسية (الكهربائية والمغناطيسية).
ألق نظرة على بعض مقالاتنا أدناه.
- كيفية إزالة الكهرباء الساكنة من الأجهزة
- كم عدد الأمبيرات اللازمة لشحن سيارة كهربائية
- السلك الأحمر موجب أو سلبي
توصيات
[1] FHSST. نصوص علمية مجانية للمدرسة الثانوية: كتاب مدرسي لطلاب المدارس الثانوية الذين يدرسون الفيزياء. تم الاسترجاع من http://savannah.nongnu.org/projects/fhsst. 2003.
[2] لاري كيركباتريك وغريغوري إي فرانسيس. الفيزياء: نظرة مفاهيمية للعالم. سينجاج ليرنينج. 2009.
