تعريف ثابت كولوم

يُعرف ثابت كولوم (بالإنجليزية: Coulomb’s Constant) بثابت القوة الكهربائية، ويُرمز له بالرمز (K)، ويقاس بوحدة (نيوتن.م²/كولوم²)، ويستخدم هذا الثابت كثابت تناسب في قانون كولوم الخاص بالقوة الكهربائية التي تنتج عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة مع بعضها البعض، والتي تتناسب مع مقدار الشحنة التي تمتلكها تلك الجسيمات، والمسافة بينها، وتكون القوة الكهربائية الناتجة عن هذا التفاعل إما قوى تجاذب، أو تنافر حسب شحنة الجسيمات ومربع المسافة بينها.[١]


ما قيمة ثابت كولوم؟

تبلغ قيمة ثابت كولوم 8.99×9^10، وقد تم إيجاد قيمة هذا الثابت من قبل العالم الفرنسي شارل-أوغستيين كولوم الذي أجرى عدة قياسات واختبارات وتجارب لدراسة القوة ما بين الأجسام المشحونة، ثُم أسس قانونًا يختص بدراسة التفاعل بين شحنتين كهربائيتين تفصل بينهما مسافة معينة، بالإضافة إلى دراسة القوة الناجمة عن هذا التفاعل، والعلاقة بين جميع هذه المتغيرات، ليُعرف هذا القانون فيما بعد باسم قانون كولوم.[٢][١]


يعبّر عن القوة الكهربائية بوحدة النيوتن وهي قوة لها مقدار واتجاه لذلك فهي تعتبر كمية متجهة، ويحدّد مقدار واتجاه هذه القوة تبعًا لنوع شحنة الأجسام؛ فمعرفة نوع الشحنات يساعد على تحديد اتجاه القوة التي تؤثر بها كل منهما على الأخرى.[٢]


قانون كولوم

ينص قانون كولوم الذي يضم هذا الثابت على أن القوة الكهربائية تتناسب تناسبا طرديًا مع مقدار الشحنات لكل جسم، وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما، ويعبّر عن القانون بالصيغة الرياضية الآتية:[٣]


  • القوة الكهربائية = ثابت كولوم × (الشحنة الأولى × الشحنة الثانية) / مربع المسافة بينهما، وبالرموز:
  • ق = ك × (ش1 × ش2)/ ف2، حيث إنّ:
  • ق: القوة الكهربائية، ووحدتها نيوتن.
  • ك: ثابت كولوم.
  • ش1: مقدار الشحنة الأولى، ووحدتها كولوم.
  • ش2: مقدار الشحنة الثانية، ووحدتها كولوم.
  • ف2: مربع المسافة بوحدة المتر المربع.


مما سبق يظهر أن القوة المتبادلة بين الشحنات تعتمد بشكل أساسي على عاملين مهمين، هما:[٤]

  • المسافة بين الجسيمات: حسب قانون كولوم تتناسب المسافة والقوة الكهربائية تناسبا عكسيًا، فكلما زادت المسافة قلت القوة وكلما قلت المسافة زادت القوة، أما تربيع المسافة فيعني أن التغير في المسافة له أثر أكبر على القوة الكهربائية من أثر مقدار قيمة شحنات الجسيمات.
  • مقدار الشحنة الكهربائية للجسيمات المشحونة: تعتمد القوة الكهربائية على قيمة شحنة الجسيمات المشحونة بشكل كبير، أي تعتمد على مقدار الشحنة لكل جسم بغض النظر عن الإلكترونات والبروتونات فيه، وبشكل عام يمكن القول أن القوة الكهربائية تتضاعف كلما ضاعفنا مقدار إحدى الشحنتين أو مقداريهما معًا.


مثال على قانون كولوم

مثال: شحنتان تحمل الأولى منهما شحنة مقدارها (4×10^-16) كولوم، والثانية (6×10^-16) كولوم، وتفصل بينهما مسافة (3×10^-9) م في الفراغ، باعتبار ثابت كولوم = (9*10^9)، ما هو مقدار القوة المتبادلة بينهما؟[٥]

الحل: باستخدام قانون كولوم:

  • القوة المتبادلة بين الشحنتين = ك × (ش1×ش2) /ف2=
  • القوة المتبادلة بين الشحنتين = (4×10^-16) × (6×10^-16) × (9*10^9) /(3×10^-9)^2 = 24*10^-5 نيوتن.

المراجع

  1. ^ أ ب "Coulomb’s Constant", energywavetheory, Retrieved 20/8/2021. Edited.
  2. ^ أ ب "Coulomb's Law", physicsclassroom, Retrieved 20/8/2021. Edited.
  3. ↑ " Coulomb's law", openstax, Retrieved 20/8/2021. Edited.
  4. ↑ "Variables Affecting the Force Between Two Charged Particles", study, Retrieved 20/8/2021. Edited.
  5. ↑ "Coulomb's Law", brilliant, Retrieved 24/8/2021. Edited.