الشحنات الكهربائية وقانون كولوم
تعرف الشحنة الكهربائية بأنها الخاصية الأساسية للجسيمات الأولية المكونة للمادة، ويوجد نوعين من الشحنات الكهربائية؛ فهي إما شحنة موجبة أو شحنة سالبة، أما قانون كولوم فهو قانون يختص بالشحنات الكهربائية، وينص على أنّ القوة الكهربائيّة المتبادلة بين شحنتين تفصل بينهما مسافة محددّة تتناسب طرديًا مع مقدار كل من الشحنتين، وعكسيًا مع مربع المسافة الفاصلة بينهما، سواء أكانت قوة تنافر أو قوة تجاذب، وفيما يأتي الصيغة الرياضية لقانون كولوم:[١]
القوة الكهربائية المتبادلة = ثابت كولوم × (مقدار الشحنة الأولى × مقدار الشحنة الثانية)/ المسافة بين الشحنتين2
ق= أ (ش1 ش2)/ ف2
F= K(q1q2) /r2
يرمز لثابت كولوم عادةً بالرمز (أ)، وبالإنجليزية (k)، وهو يساوي 9×10⁹ نيوتن.م²/ كولوم².
أسئلة على الشحنات الكهربائية وقانون كولوم
فيما يأتي أسئلة متنوعة على الشحنات الكهربائية وقانون كولوم مع حلولها:[٢][٣]
ما هو نوع الكهرباء التي تتكون نتيجةً لتراكم الشحنات الكهربائية على أسطح الأجسام؟
الكهرباء التي تنتج من تراكم الشحنات الكهربائية على أسطح الأجسام هي الكهرباء السكونية أو الساكنة (بالإنجليزية: Static Electricity).
ماذا تسمى المواد التي تسمح بتدفق الشحنات الكهربائية من خلالها بسهولة، وماذا تسمى المواد التي تمنع تدفق الشحنات الكهربائية من خلالها؟
تسمى المواد التي تسمح بتدفق الشحنات الكهربائية من خلالها بسهولة؛ المواد الموصلة، أما المواد التي تمنع تدفق الشحنات الكهربائية من خلالها فتسمى المواد العازلة.
ما هو المصطلح الذي يشير إلى تدفق أو تحرك الشحنات الكهربائية؟
المصطلح الذي يشير إلى تدفق أو تحرك الشحنات الكهربائية هو التيار (بالإنجليزية: Current).
ما هي الوحدة المستخدمة لوصف مقدار الشحنة الكهربائية؟
الوحدة المستخدمة لوصف مقدار الشحنة الكهربائية هي الكولوم (بالإنجليزية: Coulomb).
إذا كان العنصر يحتوي على 6 بروتونات، و7 نيوترونات، و 6 إلكترونات، فما نوع الشحنة الكهربائية لهذا العنصر؟
بما أن شحنة البروتونات موجبة، فإن مقدار الشحنة الكهربائية الموجبة في العنصر هو +6، وبما أن شحنة الإلكترونات سالبة، فإن مقدار الشحنة الكهربائية السالبة في العنصر هو -6، أما النيوترونات فهي متعادلة ولذلك فإن عددها لا يؤثر على الشحنة الكلية للعنصر، وعليه فإن:
- الشحنة الكهربائية للعنصر= +6 + (-6)
- الشحنة الكهربائية للعنصر= صفر، أي أن العنصر متعادل أو محايد كهربائيًا (بالإنجليزية: Neutral).
إذا كانت المادة تحتوي على عدد من الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات الموجودة فيها، فما نوع الشحنة الكهربائية لهذه المادة؟
بما أن عدد الإلكترونات السالبة أكبر من عدد البروتونات الموجبة في هذه المادة؛ فإن شحنتها الكهربائية سالبة.
شحنتين كهربائيتين تفصل بينهما مسافة مقدارها 1 م، إذا علمت أن مقدار الشحنة الأولى −2.30×10−6 كولوم، ومقدار الشحنة الثانية 6.20 × 10−6 كولوم، فما مقدار القوة الكهربائية المتبادلة بينهما؟
ق= أ (ش1 ش2)/ ف2
ق= 9 × 109 (-2.30×10−6× 6.20 × 10−6)/ (1)2
ق= -128 × 10−3 نيوتن
ق= -0.128 نيوتن، والإشارة السالبة تدل على القوة متجهة نحو اليسار.
شحتنين كهربائيتين متطابقتين تفصل بينهما مسافة ثابتة مقدارها 0.01 متر، والقوة المتبادلة بينهما تساوي 90 نيوتن، فما مقدار كل من الشحنتين؟
ق= أ (ش1 ش2)/ ف2
90= 9 × 109 × ش2/ (0.01)2
90= 9 × 109 × ش2/ 0.0001
0.009= 9 × 109 × ش2
ش2= 1× 10−12
ش= 1× 10−6
إذًا مقدار كل من الشحنتين المتطابقتين 1× 10−6 كولوم، وإشارتهما إما موجبة أو سالبة.
شحنتان كهربائيتان متساويتان مقادر كل واحدة منهما 1.5 ميكرو كولوم، ومقدار القوة المتبادلة بينهما هو 2.025 × 10- 2 نيوتن، فما مقدار المسافة التي تفصل بين الشحنتين؟
ق= أ (ش1 ش2)/ ف2
2.025 × 10- 2 = 9 × 109(1.5× 10−6 × 1.5× 10−6)/ ف2
2.025 × 10- 2 = 9 × 109 × 2.25 × 10−12/ ف2
2.025 × 10- 2 = 20.25 × 10−3/ ف2
2.025 × 10- 2 = 2.025 × 10−2/ ف2
ف2= 1
ف= 1 متر
ماذا تسمى القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين إحداهما موجبة والأخرى سالبة، وماذا تسمى القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين موجبتين أو بين شحنتين سالبتين؟
تسمى القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين إحداهما موجبة والأخرى سالبة؛ قوة تجاذب، أما القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين موجبتين أو بين شحنتين سالبتين فتسمى قوة تنافر.
المراجع
- ↑ "electric charge", britannica, Retrieved 28/9/2021. Edited.
- ↑ "Electric charge", quizizz, Retrieved 28/9/2021. Edited.
- ↑ " Electric Charge Questions and Answers", study, Retrieved 28/9/2021. Edited.
