الدرس: 1-2 الشحنة الكهربائية

1. من ماذا تتألف المادة؟

تتألف من الذرات.

2. من ماذا تتألف الذرة؟

تتألف من نواة تحتوي على بروتونات (موجبة الشحنة) والنيوترونات (متعادلة الشحنة) ويدور حول النواة الإلكترون (سالب الشحنة).

3. ما تعني بالذرة المتعادلة كهربائياً؟

يعني أن عدد إلكتروناتها يساوي عدد بروتوناتها.

4. كيف تصبح الذرة أيوناً موجباً؟

عندما تفقد الذرة عدد من إلكتروناتها ويكون الجسم مشحون بشحنة موجبة (⁺q)

5. كيف تصبح الذرة أيوناً سالباً؟

حيث تكتسب الذرة الكترونات فتصبح أيون سالب ويكون الجسم مشحون بشحنة سالبة (^-q)

6. هل تختلف شدة الكهربائية الساكنة؟

نعم فبعضها ذو شدة قليلة والبعض ذو شدة عالية كالبرق حيث تصبح خطرة ومميتة وكذلك الصاعقة (وهي تفريغ كهربائي للشحنات بين الأرض والغيوم)أيضاً قد تسبب حدوث حرائق كبيرة في الغابات.

7. ما المقصود بالتكهرب؟

التكهرب: هو عملية تكون الشحنات الكهربائية على الجسم نتيجة انتقال إلكترونات منه أو إليه.

8. ما هي أنواع الشحنات الكهربائية؟

هنالك نوعان من الشحنات الكهربائية هما:

• الشحنة الموجبة (⁺q): مثل شحنة البروتون أو الشحنة التي تتكون على ساق الزجاج حين دلكها بالحرير.
• الشحنة السالبة (^-q): مثل شحنة الإلكترون أو الشحنة التي تتكون على ساق من المطاط حين دلكها بالفرو أو الصوف.

9. كيف تتكون الشحنات الكهربائية؟

تتكون الشحنة الموجبة نتيجة لفقدان الجسم لعدد من إلكتروناته، أما الشحنة السالبة تتكون نتيجة لاكتساب الجسم لعدد من الإلكترونات.

ملاحظات هامة:

• البروتون داخل نواة الذرة شحنته موجبة ومقدارها يساوي مقدار شحنة الإلكترون.
• إن شحنة الإلكترون أو البروتون تعد أصغر وحدة قياس للشحنات.
• إن شحنة أي جسم تساوي مضاعفات صحيحة لمقدار شحنة الإلكترون.

عدد الالكترونات = $\frac{\mathrm{شحنة} \mathrm{الجسيم}}{\mathrm{شحنة} \mathrm{الالكترون}}$

إن مقدار شحنة الإلكترون يساوي $\left(1.6\times {10}^{-19}\mathrm{C}\right)$

إن الكولوم هي وحدة قياس الشحنات الكهربائية.

الكولوم الواحد يعادل شحنة كمية من الإلكترونات عددها $6.25\times {10}^{18}$ إلكترون.

الكولوم وحدة كبيرة وأجزائها الشائعة الاستعمال هي:

1. النانو كولوم: $\left(1nC={10}^{-9}C\right)$
2. المايكرو كولوم: $\left(1\mu C={10}^{-6}C\right)$

10. كيف تفسر تكون الشحنات الكهربائية على الأجسام؟

الجواب:

إن الذرة تتكون من نواة موجبة بسبب احتوائها على البروتونات الموجبة تدور حولها الإلكترونات التي تحمل الشحنة السالبة، وإن الذرة المتعادلة كهربائياً يكون عدد البروتونات مساوياً لعدد الإلكترونات لأن مقدار شحنة الإلكترون مساوية لمقدار شحنة البروتون فعند فقدان الذرة لعدد من الإلكترونات فإن الذرة تصير أيوناً موجباً وشحنة الجسم تكون موجبة، أما اكتساب عدد من الإلكترونات فإن الشحنة تكون سالبة.

11. ما الذي يحدد نوع الشحنة التي يكتسبها الجسم؟

الجواب: هو عدد البروتونات وعدد الإلكترونات الموجودة في ذرات الجسيم المشحون، وذلك عن طريق:

• عند فقدان الذرة عدد من الإلكترونات الخارجية بسبب مؤثر خارجي سوف يقل عدد الإلكترونات لذلك تصبح أيوناً موجب فتظهر شحنة موجبة على الجسم.
• عند اكتساب الذرة عدد من الإلكترونات الخارجية سوف يزداد عدد الإلكترونات لذلك تصبح أيوناً فتظهر شحنة سالبة على الجسم.

12. اشرح نشاطاً يوضح فيه أن الشحنات المتشابهة تتنافر مع بعضها والشحنات المختلفة تتجاذب؟

الأدوات: (ساقان من المطاط الصلب، ساقان من الزجاج، قطعتان إحداهما فرو والأخرى من الحرير، خيوط، حاملات).

الخطوات:

أولاً:

• نعلق ساق المطاط بوضع أفقي بخيطين بوساطة حاملان ونجعلهما متقاربتين من بعضهما.
• ندلك كل منهما وعلى انفراد بوساطة قطعة الصوف (ستشحن كل منهما بالشحنة السالبة).
• نترك الساق معلقتين بحرية نلاحظ تنافرهما مع بعضهما الشكل (13-a).

(نستنتج من النشاط الأول: أن الشحنات المتشابهة تتنافر مع بعضها).

ثانياً:

• نعلق ساقي الزجاج بوضع أفقي بخيطين بوساطة حاملان ونجعلهما متقاربتين من بعضهما.
• ندلك كل منهما وعلى انفراد بوساطة قطعة الحرير (ستشحن كل منهما بالشحنة الموجبة).
• نترك الساقين معلقتين بحرية، نلاحظ تنافرهما لحظ الشكل (b-13)

(نستنتج من النشاط الثاني: أن الشحنات المتشابهة تتنافر مع بعضها).

ثالثاً:

• نعلق ساق من الزجاج وساق أخرى من المطاط بوضع أفقي بخيطين بوساطة حاملان ونجعلهما متقاربتين من بعضهما.
• ندلك ساق الزجاج بقطعة الحرير (ستنشحن الساق بالشحنة الموجبة) وندلك ساق المطاط بقطعة الصوف (ستنشحن الساق بالشحنة السالبة).
• نترك الساقين معلقتين بحرية نلاحظ تجاذبهما.

(نستنتج من النشاط الثالث: أن الشحنات المختلفة تتجاذب مع بعضها).