تجمع الشحنات الكهربائية على سطح جسم ما يسمى؟ وما هي وحدة قياس الشحنات الكهربائية؟ حيث إن الشحنات الكهربائية واحدة من الخواص الفيزيائية، كما أنها من أكبر الاكتشافات التي لعبت دورًا هامًا في النهوض بعلوم الفيزياء، ونظرًا لأهميتها يتم تدريسها في المدارس والجامعات لكي يتعلمها الطلاب، ويضيفون عليها فيما بعد، وسوف نتعرف على اسم خاصية تجميع الشحنات الكهربائية، من خلال السطور القادمة.
تتجمع الشحنات الكهربائية على سطح جسم ما يسمى
إن تجمع الشحنات الكهربائية على سطح جسم ما يسمى بخاصية الكهرباء الساكنة، والشحنة الكهربائية في الأساس تعرف على أنها الخاصية الرئيسية للمادة، وتنقسم تلك الشحنات بين الموجبة والسالبة، حيث إن الأجسام المتشابهة في الشحنة تتنافر عن بعضها، أما مختلفة الشحنة تتجاذب مع بعضها.
يتم شحن الأجسام بعِدة طرق مختلفة، من أمثلتها الحث، والدلك، والتوصيل، والشحنات الكهربائية تعد مضاعفات لوحدات صغيرة تسمى الشحنة الأولية، وقيمتها تساوي 1.602×10−19، وقانون كولوم ينص على أن” تؤثر شحنتان نقطيتان ساكنتان ببعضهما في الخلاء قوتين متعاكستين محملتين على الخط الواصل بينهما شدتهما المشتركة تتناسب طردياً مع القيمتين المطلقتين لكل منهما، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما”.
تقاس الشحنات الكهربائية دائمًا وفقًا لنظام الوحدات الدولي الذي يُسمى الكولوم، ولكن في الكهرباء الهندسية نجد أنها تقاس في الكثير من الأحيان بوحدة أمبير لكل ساعة، والرمز الخاص بالشحنة الكهربائية هو Q.
كيفية الحصول على الشحنة الكهربائية
بعد أن تمكنا من التعرف على إجابة سؤال تجمع الشحنات الكهربائية على سطح جسم ما يسمى، يجدر بنا ذكر أن الشحنات الكهربائية يمكن الحصول عليها بعدة طرق مختلفة، ومن أبرزها ما يلي:
- الشحن بالحث: تعتبر تلك الوسيلة من وسائل شحن الشحنات الكهربائية للأجسام الموصلة، ومن أبرزها الحديد والنحاس.
- الشحن باللمس: تعتمد تلك الطريقة إلى ملامسة جسد مشحون لجسم آخر غير مشحون، وفي تلك الحالة يتم نقل جميع الشحنات الكهربائية من الجسم الأعلى في الشحنات إلى الأقل، والجسم الذي يكتسب الشحنات تكون شحنته سالبة، أما الجسم الذي يمنح الشحنات تكون شحنتها موجبة.
- الشحن بالدلك: تظهر الشحنات السالبة في تلك الحالة من خلال دلك قضيب واحد فقط من الأبونيت، ويتم ذلك باستخدام الفرو، كما أنه يتم فصل جميع الالكترونات السالبة من الفرو ونقلها بصورة مباشرة إلى الأبونايت، كما أن الشحنات الكهربائية الموجبة من الممكن الحصول عليها باستخدام خاصية دلك القضيب من الزجاج عن طريق قطعة من الحرير، ويتم نقل جميع الشحنات إلى الزجاج لكي تصبح بذلك شحنات موجبة.
مجالات الشحنات الكهربائية
عند الوصول إلى حالة السكون تقوم جميع الشحنات الكهربائية بتكوين مجال كهربائي، بالإضافة إلى أنه في حال التحرك تعمل تلك الشحنات على تكوين المجال المغناطيسي، وبالجمع بين كلًا من المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي يتم الحصول على مجال جديد يُسمى بالجمال الكهرومغناطيسي، تفاعل المجالات المختلفة مع الشحنات يعد واحدًا من مصادر القوة الكهرومغناطيسية، بالإضافة إلى أنه يعتبر من القوى الأساسية التي توجد في قوانين علم الفيزياء.
أخطار الكهرباء الساكنة
إن الكهرباء الساكنة من أكثر الأشياء التي ينجُم عنها أخطار لا حد لها، فقد تتسبب تلك الأخطار احيانًا في العديد من الصواعق المدمرة، ومن أشهرها البرق، حيث إنه يتسبب في تدفق الشحنة من خلال الغلاف الجوي، وفي صدد التعرف على إجابة سؤال تتجمع الشحنات الكهربائية على سطح جسم ما يسمى، سوف نتطرق إلى ذكر أبرز الأخطار التي تنتج عن الكهرباء الساكنة كما يلي:
- حدوث الحرائق: إن تراكم الشحنات الكهربائية الساكنة من الأشياء التي تؤدي إلى حدوث حرائق كبيرة خاصةً في المناطق التي تحتوي على غازات أو مواد قابلة للاشتعال، ومن أبرز الأماكن عرضة لذلك الغابات وأماكن وجود النفط.
- حدوث شرارات: في حال تزويد الصهاريج والطائرات بالوقود، قد ينتج عن تلك العملية شرارة كهربائية، وفي حال حدوث شحنة كهربائية ثابتة للوقود الذي يمر من خلال خرطوم السيارات، فإن ذلك يؤدي إلى حدوث شرارة أيضًا، وبالتالي يحدث اشتعال لهذه الخراطيم، وللحد من حدوث ذلك الخطر، يتم تأريض الخراطيم.
- الصدمات الكهربائية: تحدث تلك الصدمات الكهربائية نتيجة تفريغ الشحنات الكهربائية الساكنة، وفي حال حدوث البرق فإنها تؤثر على جميع الأشخاص خاصةً الذي يرتدون أزياء تحتوي على أجزاء معدنية قابلة التوصيل الكهربي، ومن الممكن أن تؤدي تلك الصدمات بحياته في أي لحظة، أو على الأقل تتسبب له في حدوث العديد من الحروق في الجسم، أو حدوث توقف مُفاجئ لعضلة القلب.
أمثلة على الكهرباء الساكنة
هناك العديد من الأمثلة الحياتية التي نمر بها في حياتها اليومية وقد لا نعرف أنها واحدة من صور الكهرباء الساكنة، وهي كالتالي:
- احتكاك الملابس النايلون: عندما يحدث احتكاك بين طبقات الملابس المصنوعة من النايلون ببعض الأقمشة الأخرى، أو حتى احتكاك بجسد من يرتديها، تنشأ كهرباء ساكنة في تلك المنطقة، ويطلق عليها القوة الكهروستاتيكية.
- الغبار الموجود على شاشة تلفزيون: يحدث استقطاب لجميع جزيئات الغبار الموجودة في الهواء بشكل حُر من خلال شاشة التلفزيون، وهو ما يتسبب في ترسب طبقة الغبار بعد بضع دقائق فقط من التنظيف على الشاشة، والتفاعل بين سطح الشاشة والغبار يطلق عليه التفاعل الكهروستاتيكي.
- آلة تصوير: من أكثر الأمثلة الشائعة على القوة الكهروستاتيكية في الحياة الواقعية، حيث إنه يتم وضع الورق الأصلي على أحد الشاشات الزجاجية، ومن ثم يتم نقل صورة هذه الورقة إلى أسطوانة مشحونة بشحنات موجبة، وفي العادة يتم شحن مسحوق الحبر المستخدم في الطباعة بقطب سالب، وتتفاعل الشحنات مع بعضها لكي ينتقل الحبر من الأصل إلى الصورة.
- ارتداء الملابس الشتوية: من الممكن مشاهدة أفضل الأمثلة حول الكهرباء الساكنة في خلال فصل الشتاء، حيث إن ذلك الوقت يكون فيه الهواء جافًا، بالإضافة إلى أن الرطوبة تكون منخفضة، ومن هنا تبدأ القوة الكهروستاتيكية في التطور بين كلًا من الجلد ونسيج القماش، ويمكن ملاحظة صوت طقطقة الملابس المصنوعة من الصوف عند التحرك، أو أثناء خلعها.
- لصق البالون على الشعر: يتم التصاق البالون بالشعر من خلال ترسيب جميع الشحنات على السطح الخارجي للبالون، وذلك عن طريقة فركها بشكل قوي في بصيلات الشعر، وبعد أن يتم تطوير نسبة كبيرة من الشحنة يلتصق البالون بشكل شديد في السطح الذي يحتوي على شحنات معاكسة من دون حدوث تلامس بين التفاعل إلكتروستاتيكي.
- مقبض الباب: في حال أن شخص قام بلمس مقبض باب معدني بشكل عشوائي، فإن ذلك الأمر يجعله أكثر عرضة للمدى، وهو ما يفسر وجود قوة للشعور بصدمة كهربائية صغيرة بين كلًا من يد الشخص ومقبض الباب، حيث إن المقبض مصنوع من المعدن، وهو ما يجعله قادرًا على نقل الشحنات بسهولة، مما يؤدي إلى تطور التفاعل الكهروستاتيكي، ويمكن تجنب ذلك بلمس سطح خشبي فور لمس مقبض الباب المعدني.
- المشط المشحون بعد التمشيط: يحدث بين المشط وبصيلات الشعر نوع من أنواع الكهرباء الساكنة من دون قصد، وعندما يتم تعريض هذا المشط إلى الورق أو أي سطح خفيف فإنه يتسبب في جذب الشحنات، وهو من الأمثلة الشائعة على الكهرباء الساكنة الموجودة بين كلًا من جزيئات الورق، وأسنان المشط.
أهم المصطلحات المتعلقة بالكهرباء
على غرار التعرف على إجابة سؤال تجمع الشحنات الكهربائية على سطح جسم ما يسمى، سوف نتطرق إلى ذكر جميع المصطلحات المتعلقة بالشحنات الكهربائية في الفيزياء، وهي على النحو التالي:
- التيار الكهربائي: يعرف على أنه عبارة عن جريان الشحنة الكهربائية.
- المجال الكهربائي: يعرف على أنه مدى تأثير الجسم الذي تم شحنه باستخدام الكهرباء على جميع الأجزاء التي تحيط بمصادر الكهرباء المختلفة.
- الدائرة الكهربائية: تعد بمثابة المسار المسؤول عن مرور التيار الكهربائي من خلالها.
- الإلكترون: هو الجسيم الذي يحتوي على شحنات كهربائية سالبة.
- الأوم: هي إحدى وحدات القياس التي يتم الاستعانة بها في قياس مقاومة مادة بغرض جريان التيار الكهربائي.
- الأمبير: وحدة قياس من الوحدات التي يتم اللجوء إليها في حال الرغبة في قياس مستوى جريان التيار الكهربائي.
- الفولتية: عبارة عن ضغط يقوم بدفع جميع الشحنات الكهربائية إلى دائرة معينة.
- العازل: هي المادة التي تسمح بجريان التيار الكهربائي.
- الكهرباء الساكنة: هي مجموعة من الشحنات الكهربائية سواء الموجبة أو السالبة ولكنها لا تتحرك أبدًا.
إن الكهرباء الساكنة موجودة من حولنا في كل مكان، واهتم علماء الفيزياء بدراسة حالة هذا النوع من الكهرباء، لِما قد تسببه من أضرار ومخاطر قد تؤدي بحياة الإنسان.
التعليقات