ما هي الشحنة الكهربائية وأين يمكن أن نراها

يستخدم العلماء مصطلح الشحنة الكهربائية، ماذا يعني؟ وماهي ابرز خصائصها؟

3 إجابات

جميع الأجسام مكونة من ذرات، وهذه الذرات مكونة من نوى وبروتونات وإلكترونات ونترونات، فالبروتونات تحمل الشحنة الموجبة، والإلكترونات الشحنة السالبة أما النترونات فهي محايدة، وينشأ عن البروتونات والإلكترونات حقول كهربائية، فالبروتونات محصورة ضمن النوى، أما الإلكترونات تدور حرة في مدارات لذا تتحرك بسهولة، وتنشأ الشحنة الكهربائية عن وجود فائض أو نقص في الإلكترونات.

والشحنة الكهربائية هي خاصية فيزيائية للجسيمات غير الذرية، والتي تجعلها تواجه قوة عندما تكون في مجال كهرومغناطيسي، والتي تسبب نقل الإلكترونات من جسم لآخر، ويتم شحن الأجسام بعدة طرق كالدلك، والتوصيل، والحث، وللشحنة الكهربائية ثلاثة أنواع:

  • شحنة موجبة: وعندها تكون المادة تخلصت من إلكترون أو أكثر.
  • شحنة سالبة: وتكون عندما تكسب المادة إلكترون أو اكثر.
  • محايد كهربائيًا: وتكون عدد البروتونات في نواة مساويًا لعدد الإلكترونات في المدارات حولها.

تقاس الشحنة الكهربائية بالكولوم، وواحد كولوم هو كمية الشحنة المنقولة في الثانية الواحدة، والطقطقة والشرارة الكهربائية التي تنتج عند خلع الملابس الصوفية، أو عند مسك مقبض باب، أو حتى عندما تصافح أحد تسمى بالتيار الكهربائي، وتنشأ نتيجة اكتساب أو فقد إلكترونات، وفالتيار الكهربائي عبارة عن شحنة متحركة من نقطة متوازنة إلى أخرى، فينشأ توتر كهربائي بينهما، ويقاس بالآمبير.

أكمل القراءة

الشحنة الكهربائيّة، هي الشرارة الكهربائيّة التي تراها عند لمسك للصوف مثلًا، وللإجابة على سؤالك بشكل أكثر دقّةً دعني أعرّفك بأصغر الجسيمات التي تتكوّن منها الذرّة، وهي بشكلٍ عامٍّ (باستثناء الهيدروجين)  ثلاثة أنواعٍ أساسيّةٍ:

  • الإلكترونات، تدور حول النواة وتحمل شحنةً سالبةً.
  • البروتونات، تقع داخل النواة وتحمل شحنةً موجبةً.
  • النيوترونات، تمتلك كتلة البروتون ولكنها لا تحتوي على شحنة كهربائية.

يتساوى عدد الإلكترونات مع البروتونات وبالتالي تكون الذرّة محايدة الشّحنة، حتى يتمّ إزالة بعض الإلكترونات من الذرّة، فتخسر شحنةً سالبةً، ويصبح الجسم مشحونًا بشكلٍ إيجابيٍّ، وبالمقابل تكتسب شحنةً سالبةً باكتسابها الإلكترونات وبالتالي يشحن الجسم بالسالب.

وأخيرًا، فإنّ شحنة الجسم هي عدد الفائض الكليّ أونقص الإلكترونات في الجسم، وتقاس بالكولوم C. أصغر كميةٍ من الشحنة في الطبيعة هي شحنة الإلكترون أو البروتون 1.6 × 10-19  C.

وتتمتّع الشحنة بعدّة خصائص:

الشحن الإضافية: في نظامٍ ما يحتوي على شحنتين نقطيتين، فإنّ شحنة النظام تساوي الشحن الفرديّة المضافة، الموجبة أو السالبة.

قانون الحفظ: تنتقل للإلكترونات من جسمٍ إلى آخر، دون تشكيل شحناتٍ جديدةٍ أو تدمير الشحنات الموجودة، هذا هو قانون حفظ الشحنات، ووفقًا لهذا القانون، لا يمكنك إنشاء أو تدمير الشحنات ولكن فقط نقل الشحنة من جهةٍ إلى أخرى.

كموميّة الشحنة: كلّ الشحن الكهربائيّة التي نجدها في الطبيعة هي من مضاعفات حجم شحنة الالكترون e.

q = ne

فكموميّة الشحنة، هي حقيقة أنّ الشحنة الكهربائية هي دائمًا مضاعفٌ متكاملٌ لـ “e”.

التيار الكهربائيّ: عند انتقال فيضٍ من الشحنات الكهربائية، فإنّها تخلق تيارًا كهربائيًا، وبذلك أعود بك إلى مثالنا في البداية، فعند فرك يدك بالصّوف ستنتقل الإلكترونات إلى جسمك، وبناء شحنةٍ على جسمك، مُشكّلةً تيارًا صغيرًا، سبب هذا الانتقال هو أنّ الطبيعة تريد موازنة الوضع، أي موازنة شحنةٍ محايدةٍ.

أكمل القراءة

جميعنا يعلم أن التيار الكهربائي هو انتقال الإلكترونات بين قطبي البطارية السالب والموجب، وأن فرق الكمون أو التوتر الكهربائي الذي يسبب مرور التيار الكهربائي، ينشأ من فرق الشحنة بين نقطتين مشحونتين سالباً وموجباً. إذاً يمكن بكل بساطة استنباط أن الشحنة الكهربائية عند نقطةٍ ما تنشأ عن زيادة أو نقصان في عدد الإلكترونات ضمن هذه النقطة.

الشحنة الكهربائية هي خاصّة تمتلكها الجسيمات الأولية (إلكترونات، بروتونات، بوزترونات، الميوون…)، يمكن أن تكون هذه الشحنة موجبةً أم سالبة. الأجسام ذات الشحنات المتماثلة تتنافر، وذات الشحنات المتماثلة تتجاذب (بتأثير قوة كولومب). فالإلكترونات والبروتونات عند نقطةٍ ما في حالة التوازن (عدم وجود توازن) تكون أعدادها متساوية؛ كلما ازداد عدد الإلكترونات في النقطة عن عدد البروتونات، اكتسبت وازدادت عندها الشحنة السالبة، وبالعكس كلما نقص عدد الإلكترونات تكتسب شحنة موجبة ناجمةً عن شحنة البروتونات ضمنها.

ينشأ بين النقاط الموجبة والسالبة توتر كهربائي، وعند وصلها مع بعضها بوساطة ناقلٍ للتيار الكهربائي فإن الإلكترونات تعبر الناقل من النقطة السالبة نحو الموجبة (يمر تيار كهربائي بينهما) ويستمر انتقال الالكترونات ومرور التيار حتى وصول كلا النقطتين إلى وضع التوازن (عدد الإلكترونات = عدد البروتونات). الشحنات الكهربائية ضمن نظام واحد تبقى محفوظة أي لا يمكن خلق شحنة (موجبة أم سالبة) أو تدميرها دون نشوء شحنة مقابلة معاكسة.

لتوليد التيار الكهربائي فإننا نقوم بإجبار الإلكترونات على الانتقال من نقطة متوازنة نحو أخرى مما يؤدي إلى نشوء توتر كهربائي بينهما. عملية الإجبار هذه تكون إما باستخدام التحريض الكهرطيسي (كما في المولدات الكهربائية) أو باستخدام الطاقة الضوئية (الخلايا الكهربائية الضوئية).

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي الشحنة الكهربائية وأين يمكن أن نراها"؟