شرح قانون كولوم
شرح قانون كولوم كان أحد القوانين التي تحسب القوى الكهربائية التي ستؤثر على القوة الكهربائية والتي لها تأثير على الشحنات الكهربائية ، حيث اكتشفها الفيزيائي الفرنسي تشارلز أوغستين دي كولوم في نهاية القرن الثامن عشر ، والذي كان يسمى هذا القانون باسمه ، استخدم كولوم جهازًا يسمى الميزان وكان الغرض من استخدامه هو الوصول إلى القانون ، وبما أنه وجد أن هناك قوة كهربائية كانت بين الجسيمات ، فإن موقع الحياه ويكي سيتحدث بالتفصيل عن هذا القانون وأفكاره العلمية.
المحتويات
شرح قانون كولوم
ينص هذا القانون على أن القوة الكهربائية المتبادلة بين الشحنات الكهربائية تتناسب طرديًا مع مقدار هاتين الشحنتين وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة التي تفصل بينهما.
- هذا يعني أن أي جسمين مشحونين أو شحنتين كهربائيتين سيؤثران على بعضهما البعض بقوة كهربائية متساوية.
- لكن اتجاه التأثير سينعكس ، وكان هذا بسبب قانون نيوتن الثالث.
- ويذكر أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ في الحجم ومعاكس للاتجاه ، ومن خلاله كان من الممكن التفكير في تأثير الشحنة الأولى على قوة رد الفعل.
- كان رد الفعل هو تأثير الشحنة الثانية ، التي كانت على القوة الأولى.
- كما تتأثر بهذه القوة بعدة عوامل كانت على النحو التالي:
- مقدار كل من الشحنتين الكهربيتين له علاقة مباشرة.
- يُشار إلى سماحية الوسط الكهربائي ، التي تجدها ، بالرمز ε وفي علاقة عكسية.
- بالإضافة إلى مربع المسافة بين الشحنتين وفي علاقة عكسية.
الصيغة الرياضية لقانون كولوم
- يمكنك التعبير عن هذا القانون رياضيا ، كما سيتم توضيحه من خلال ما يلي:
- s = a (u1 u2) / q²
- حيث تشكل هذه الرموز ما يلي:
-
ق و واو إنها القوة الكهربائية بين جسمين وتقاس بالنيوتن.
-
أ و أ : هو ثابت التناسب ووحدته نيوتن لكل متر مربع لكل كولوم مربع ، وتعتمد هذه الكمية على سماحية الوسط الكهربائي.
-
u1 u2 و q1 q2 : مقدار الشحنة الأولى والثانية التي يحددها القانون ووحدتها الكولوم.
-
ف و د : المسافة بين الشحنتين وتقاس وحدته بالمتر.
- يمكنك أيضًا كتابة هذا القانون بشكل مفصل واستند إلى كل ما يلي:
-
ق = 1 / (4πε) × (u1 u2) / q²
-
تحليل قانون كولوم
كان وفقًا لقانون كولوم أن هناك ثلاثة متغيرات تؤثر على القوة الكهربائية وهي شحنتان ، والمسافة بينهما وحدة متر ، وذلك على النحو التالي:
- يعتمد اتجاه القوة الكهربائية على ما إذا كانت هذه الأجسام المشحونة لها نفس الشحنات أو شحنة معاكسة ، فهذان الشحنة السالبة أو الموجبة تتنافر.
- كما أنه يعمل على جذب بعضهما البعض على طول الخط الذي يفصل بين الشحنتين وفي خط مستقيم ، لذلك لا يحدث الاتصال.
- يختلف مقدار القوة العكسية وفقًا لمربع المسافة بين الشحنتين. هذا يعني أنه إذا تضاعفت المسافة بين الشحنات ، فسوف تضعف خاصية الجذب أو التنافر هذه بمقدار الربع. أيضًا ، إذا تم الاقتراب من الشحنات بمقدار 10 مرات ، سيزداد حجم هذه القوة.
مفهوم الشحنة الكهربائية
- الشحنة هي اكتساب أو خسارة الإلكترونات لأنها تعتبر إحدى الخصائص الفيزيائية للمادة وهي تتكون أيضًا من مجموعة من الذرات طالما أن تلك الذرات لها شحنة متساوية.
- إنه أيضًا في الطبيعة عندما يكون عدد البروتينات الموجودة مساويًا للسالب وكان ذلك عندما يعتمد على عدد الإلكترونات والنبض المحايد ، خاصةً عندما يفقد الجسم الإلكترونات.
- يزداد عدد الشحنات السالبة ، وكما ذكرنا في الفقرة السابقة ، فإن شحنة كولوم هي وحدة قياس.
خصائص الشحنة الكهربائية
- للشحنة العديد من الخصائص أهمها أن الشحنة هي مضاعف الشحنة الإلكترونية ، مما يعني أن الشحنة هي عدد صحيح مضروب في شحنة الإلكترونات.
- هناك ثلاثة أنواع أساسية من الشحنات ، وهي الشحنات الموجبة والشحنات المتعادلة ، مثل النيوترونات والفوتونات.
- الجزء الثالث لديه شحنات سالبة مثل الإلكترونات.
أنواع الشحنة الكهربائية
الثابت في الفيزياء هو القيمة التي لا تتغير ، ومن بين الثوابت في الفيزياء نوع الشحنات الكهربائية التي تمتلكها الجسيمات في المادة دون الذرية.
- الشحنة الموجبة هي التي تمتلك البروتونات ، فعندما يكون للجسم شحنة موجبة ، فهذا يعني أن هذا الجسم يحتوي على بروتونات أكثر من عدد الإلكترونات.
- الشحنة السالبة هي الشحنة التي تحتوي على الإلكترونات عندما يكون للجسم شحنة سالبة فهذا يعني أن عدد الإلكترونات فيه أكبر من عدد البروتونات.
- الشحنة المحايدة التي لها قيمة صفر والنيوترونات عندما يكون هناك عدد متطابق من تلك الشحنات الموجبة والسالبة ، ستلغي هذه الشحنات بعضها البعض وسيصبح الجسم محايدًا.
تطبيقات الحياة لقانون كولوم
هناك العديد من التطبيقات اليومية والتكنولوجية لقانون كولوم ، ومن خلال هذه التطبيقات نذكر ما يلي:
طلاء كهرباء
-
يستخدم هذا القانون أثناء عملية طلاء الأسطح المعدنية التي تشبه السيارات.
- كما يعتمد على مبدأ استجابة رذاذ الطلاء ، والذي يحمل شحنة موجبة على الأسطح المراد طلائها.
- وهذا يؤدي إلى توزيع موحد على الأسطح المراد طلائها والتي تحمل أيضًا شحنة سالبة.
إذابة ملح الطعام في الماء
- ملح الطعام هو مركب قطبي يمكن أن يؤدي إلى تفاعل يسمى تفاعل إلكتروستاتيكي بين أيونات المذاب والمذيب السالب والإيجابي.
قضيب زجاجي مشحون
- عند فرك قضيب زجاجي بنوع من القماش يشبه الصوف أو الحرير.
- يكتسب أيضًا شحنة كهربائية ويصبح أيضًا خواصًا كهربائية ، فضلاً عن التفاعل مع قوى الجذب والتنافر مع الأشياء.
منقي الهواء الالكتروستاتيكي
- تتأين جزيئات الغبار ، وكذلك الدخان الموجود في الهواء عن طريق المرور عبر الخلية الكهربائية المشحونة ، ويتم شحن هذه الجسيمات.
- كما أنه يدخل من خلال الغبار والأبخرة إلى وحدة قد تحمل شحنات كهربائية مختلفة.
- كما تنشأ قوى الجذب التي قد تؤدي إلى تراكم تلك الشحنات الكهربائية غير المتسقة ، وتنشأ قوى الجذب.
مشط شعر مجاني
- عندما تمرر المشط على الشعر ، فإنه يكتسب شحنة كهربائية بحيث يمكنه جذب الجزيئات الصغيرة الأخرى.
الطباعة الجافة
- هذه هي الطريقة التي تعتمد بشكل أساسي على زيادة التوصيل الكهربائي للمواد عند تعرضها لشحنات معاكسة.
انتهينا من الحديث عن قانون كولوم حيث تعاملنا معه شرح قانون كولوم بالإضافة إلى الحديث عن الكثير من المعلومات ، مثل الصيغة الرياضية ، وقمنا بتحليل القانون وشرح مفصل له ، تم ذكر بعض تطبيقاته أخيرًا.
كما يمكنك قراءة المزيد من الموضوعات من خلال الحياه ويكي العربية الشاملة:
- ما هو المجال الكهربائي .. قانون المجال الكهربائي وأنواعه
- القوة بين إلكترونين هي
- البحث عن المجالات الكهربائية
- بحث عن الكهرباء الحالية وخصائصها
