الشحنة الكهربائية – إيجابية وسلبية. قانون حفظ الشحنة الكهربائية

3.1. شحنة كهربائية

حتى في العصور القديمة، لاحظ الناس أن قطعة من العنبر مع الصوف بدأت تجذب أشياء صغيرة مختلفة: بقع من الغبار، وخيوط، وما شابه ذلك. يمكنك بسهولة أن ترى بنفسك أن المشط البلاستيكي، الذي تم فركه على شعرك، يبدأ في جذب قطع صغيرة من الورق. وتسمى هذه الظاهرة كهربةوالقوى المؤثرة في هذه الحالة هي القوى الكهربائية. كلا الاسمين يأتي من الكلمة اليونانية إلكترون، وتعني العنبر.
عند فرك المشط على الشعر أو عصا الإيبونيت على الأشياء الصوفية الشحن، يشكلون الشحنات الكهربائية. تتفاعل الأجسام المشحونة مع بعضها البعض وتنشأ بينها قوى كهربائية.
لا يمكن كهربة المواد الصلبة فحسب، بل يمكن أيضًا كهربة السوائل وحتى الغازات عن طريق الاحتكاك.
عندما تكهرب الأجسام فإن المواد التي تتكون منها الأجسام المكهربة لا تتحول إلى مواد أخرى. وبالتالي فإن الكهرباء هي ظاهرة فيزيائية.
هناك نوعان مختلفان من الشحنات الكهربائية. تم تسميتهم بشكل تعسفي " إيجابي"تهمة و" سلبي"(ويمكن للمرء أن يطلق عليهم "أسود" و"أبيض"، أو "جميل" و"رهيب"، أو أي شيء آخر).
مشحونة بشكل إيجابيتسمى الأجسام التي تؤثر على الأجسام المشحونة الأخرى بنفس الطريقة التي يعمل بها الزجاج المكهرب عن طريق الاحتكاك بالحرير.
مشحونة سلباتسمى الأجسام التي تعمل على الأجسام المشحونة الأخرى بنفس الطريقة التي يعمل بها الشمع المكهرب عن طريق الاحتكاك بالصوف.
الخاصية الرئيسية للأجسام والجسيمات المشحونة: الأجسام والجسيمات المشحونة المحتملة تتنافر، والأجسام المشحونة بشكل معاكس تتجاذب. في التجارب التي أجريت على مصادر الشحنات الكهربائية، سوف تتعرف على بعض الخصائص الأخرى لهذه الشحنات: يمكن أن "تتدفق" الشحنات من جسم إلى آخر، وتتراكم، ويمكن أن يحدث تفريغ كهربائي بين الأجسام المشحونة، وما إلى ذلك. سوف تدرس هذه الخصائص بالتفصيل في دورة الفيزياء.

3.2. قانون كولومب

الشحنة الكهربائية ( سأو س) هي كمية فيزيائية، يمكن أن تكون أكبر أو أصغر، وبالتالي يمكن قياسها. لكن الفيزيائيين لم يتمكنوا بعد من مقارنة الشحنات مع بعضها البعض بشكل مباشر، لذا فهم لا يقارنون الشحنات نفسها، بل تأثير الأجسام المشحونة على بعضها البعض، أو على الأجسام الأخرى، على سبيل المثال، القوة التي يؤثر بها جسم مشحون واحد آخر.

إن القوى (F) المؤثرة على كل من الجسمين النقطيين المشحونتين تكون موجهة بشكل معاكس على طول الخط المستقيم الذي يربط بين هذين الجسمين. قيمها متساوية مع بعضها البعض، وتتناسب طرديا مع منتج شحنات هذه الهيئات (س1 ) و (ف 2 ) وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة (ل) بينهما.

وتسمى هذه العلاقة "قانون كولوم" تكريما للفيزيائي الفرنسي تشارلز كولومب (1763-1806) الذي اكتشفها عام 1785. إن أهم اعتماد لقوى كولوم على إشارة الشحنة والمسافة بين الأجسام المشحونة في الكيمياء يظهر بوضوح في الشكل. 3.1.

وحدة قياس الشحنة الكهربائية هي الكولوم (تعريف في مقرر الفيزياء). تتدفق شحنة 1 C عبر مصباح كهربائي بقدرة 100 واط في حوالي ثانيتين (بجهد 220 فولت).

3.3. الشحنة الكهربائية الأولية

حتى نهاية القرن التاسع عشر، ظلت طبيعة الكهرباء غير واضحة، لكن التجارب العديدة قادت العلماء إلى استنتاج مفاده أن حجم الشحنة الكهربائية لا يمكن أن يتغير بشكل مستمر. لقد وجد أن هناك جزءًا أصغر وغير قابل للتجزئة من الكهرباء. تسمى شحنة هذا الجزء "الشحنة الكهربائية الأولية" (يُشار إليها بالحرف ه). وتبين أنها تساوي 1.6. 10-19 درجات هذه قيمة صغيرة جدًا - ما يقرب من 3 مليارات مليار شحنة كهربائية أولية تمر عبر فتيل المصباح الكهربائي نفسه في ثانية واحدة.
أي شحنة هي مضاعف للشحنة الكهربائية الأولية، لذلك من الملائم استخدام الشحنة الكهربائية الأولية كوحدة قياس للشحنات الصغيرة. هكذا،

1ه= 1.6. 10-19 درجات

في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين، أدرك الفيزيائيون أن حامل الشحنة الكهربائية السلبية الأولية هو جسيم صغير يسمى إلكترون(جوزيف جون طومسون، 1897). حامل الشحنة الموجبة الأولية هو جسيم دقيق يسمى بروتون- تم اكتشافه بعد ذلك بقليل (إرنست رذرفورد، 1919). وفي الوقت نفسه ثبت أن الشحنات الكهربائية الأولية الموجبة والسالبة متساوية في القيمة المطلقة

وبالتالي، فإن الشحنة الكهربائية الأولية هي شحنة البروتون.
سوف تتعلم عن الخصائص الأخرى للإلكترون والبروتون في الفصل التالي.

على الرغم من أن تكوين الأجسام المادية يتضمن جسيمات مشحونة، إلا أنه في الحالة الطبيعية تكون الأجسام غير مشحونة، أو محايدة كهربائيا. العديد من الجسيمات المعقدة، مثل الذرات أو الجزيئات، تكون أيضًا محايدة كهربائيًا. ويتبين أن الشحنة الإجمالية لمثل هذا الجسيم أو مثل هذا الجسم تساوي صفرًا لأن عدد الإلكترونات وعدد البروتونات الداخلة في تكوين الجسيم أو الجسم متساويان.

تصبح الأجسام أو الجزيئات مشحونة إذا تم فصل الشحنات الكهربائية: يوجد على جسم واحد (أو جسيم) فائض من الشحنات الكهربائية لعلامة واحدة، وعلى الجانب الآخر - لعلامة أخرى. في الظواهر الكيميائية، لا يمكن لشحنة كهربائية من أي علامة واحدة (موجبة أو سلبية) أن تظهر أو تختفي، حيث أن حاملات الشحنات الكهربائية الأولية من علامة واحدة فقط لا يمكن أن تظهر أو تختفي.

الشحنة الكهربائية الموجبة، الشحنة الكهربائية السالبة، الخواص الأساسية للأجسام المشحونة والجسيمات، قانون كولوم، الشحنة الكهربائية الأولية
1. كيف يتم شحن الحرير عند فركه على الزجاج؟ ماذا عن الصوف عند فركه بالشمع؟
2. ما عدد الشحنات الكهربائية الأولية التي يتكون منها الكولوم الواحد؟
3. حدد القوة التي ينجذب بها جسمان بشحنتين +2 C و -3 C، يقعان على مسافة 0.15 متر عن بعضهما البعض.
4. جسمان شحنتهما +0.2 C و -0.2 C على مسافة 1 سم من بعضهما البعض. حدد القوة التي تجذب بها.
5. ما هي القوة التي يتنافر بها جسيمان يحملان نفس الشحنة وتساوي +3؟ ه، وتقع على مسافة 2E؟ قيمة الثابت في معادلة قانون كولوم ك= 9. 10 9 ن. م 2 / الكلور 2.
6. ما القوة التي ينجذب بها الإلكترون إلى البروتون إذا كانت المسافة بينهما 0.53 E؟ ماذا عن البروتون إلى الإلكترون؟
7. يتم توصيل كرتين متشابهتين ومشحونتين بشكل متماثل بواسطة خيط غير موصل. تم إصلاح منتصف الخيط بشكل ثابت. ارسم كيف سيتم وضع هذه الكرات في الفضاء في ظل ظروف يمكن فيها إهمال قوة الجاذبية.
8. في ظل نفس الظروف، كيف يمكن وضع ثلاث كرات متطابقة، مربوطة بخيوط متساوية الطول في دعامة واحدة، في الفضاء؟ ماذا عن أربعة؟
تجارب جذب وتنافر الأجسام المشحونة

مرتبطة بناقل مادي؛ الخاصية الداخلية للجسيم الأولي التي تحدد تفاعلاته الكهرومغناطيسية.

الشحنة الكهربائية هي كمية فيزيائية تميز خاصية الأجسام أو الجزيئات للدخول في تفاعلات كهرومغناطيسية، وتحدد قيم القوى والطاقات خلال تلك التفاعلات. الشحنة الكهربائية هي أحد المفاهيم الأساسية في دراسة الكهرباء. مجموعة الظواهر الكهربائية بأكملها هي مظهر من مظاهر وجود الشحنات الكهربائية وحركتها وتفاعلها. الشحنة الكهربائية هي خاصية متأصلة في بعض الجسيمات الأولية.

هناك نوعان من الشحنات الكهربائية، تسمى تقليديًا الإيجابية والسلبية. الشحنات التي لها نفس العلامة تتنافر، والشحنات ذات العلامات المختلفة تتجاذب. اعتُبرت شحنة قضيب زجاجي مكهرب تقليديًا موجبة، بينما اعتبرت شحنة قضيب الراتنج (على وجه الخصوص، قضيب الكهرمان) سالبة. وفقًا لهذا الشرط، تكون الشحنة الكهربائية للإلكترون سالبة (باليونانية "إلكترون" - كهرمان).

يتم تحديد شحنة الجسم العياني من خلال الشحنة الإجمالية للجسيمات الأولية التي يتكون منها هذا الجسم. لشحن جسم مجهري، تحتاج إلى تغيير عدد الجسيمات الأولية المشحونة التي يحتوي عليها، أي نقل عدد معين من الشحنات التي لها نفس العلامة أو إزالتها منه. في الظروف الحقيقية، عادة ما ترتبط هذه العملية بحركة الإلكترونات. يعتبر الجسم مشحونًا فقط إذا كان يحتوي على فائض من الشحنات بنفس الإشارة، التي تشكل شحنة الجسم، والتي يُشار إليها عادةً بالحرف سأو س.إذا وُضعت شحنات على أجسام نقطية، فيمكن تحديد قوة التفاعل بينها بواسطة قانون كولومب. وحدة الشحن في النظام الدولي للوحدات هي الكولوم - Cl.

شحنة كهربائية س في أي جسم منفصل، هناك شحنة كهربائية أولية ضئيلة - ه،تكون جميع الشحنات الكهربائية للأجسام مضاعفاتها:

\(ف = ن ه\)

الحد الأدنى للشحنة الموجودة في الطبيعة هي شحنة الجسيمات الأولية. في وحدات SI، معامل هذه الشحنة يساوي: ه= 1، 6.10 -19 سل. أي شحنات كهربائية أكبر بعدد صحيح من المرات من الشحنات الأولية. جميع الجسيمات الأولية المشحونة لها شحنة كهربائية أولية. في نهاية القرن التاسع عشر. تم اكتشاف الإلكترون وهو حامل للشحنة الكهربائية السالبة، وفي بداية القرن العشرين تم اكتشاف البروتون الذي له نفس الشحنة الموجبة؛ وهكذا ثبت أن الشحنات الكهربائية لا توجد من تلقاء نفسها، ولكنها مرتبطة بالجسيمات وهي خاصية داخلية للجسيمات (اكتشفت فيما بعد جسيمات أولية أخرى تحمل شحنة موجبة أو سالبة بنفس الحجم). شحنة جميع الجسيمات الأولية (إذا لم تكن صفراً) هي نفسها في القيمة المطلقة. الجسيمات الافتراضية الأولية هي الكواركات التي تبلغ شحنتها 2/3 هأو +1/3 هلم يتم ملاحظتها، ولكن وجودها مفترض في نظرية الجسيمات الأولية.

تم تحديد ثبات الشحنة الكهربائية تجريبيًا: لا يعتمد حجم الشحنة على السرعة التي تتحرك بها (أي أن حجم الشحنة لا يتغير بالنسبة للأطر المرجعية بالقصور الذاتي، ولا يعتمد على ما إذا كانت متحرك أو ساكن).

الشحنة الكهربائية مضافة، أي أن شحنة أي نظام من الأجسام (الجسيمات) تساوي مجموع شحنات الأجسام (الجسيمات) الموجودة في النظام.

تخضع الشحنة الكهربائية لقانون الحفظ الذي تم وضعه بعد العديد من التجارب. في النظام المغلق كهربائيًا، يتم الحفاظ على إجمالي الشحنة ويظل ثابتًا أثناء أي عمليات فيزيائية تحدث في النظام. يسري هذا القانون على الأنظمة الكهربائية المعزولة والمغلقة التي لا يتم إدخال أو إزالة الشحنات فيها. وينطبق هذا القانون أيضًا على الجسيمات الأولية، التي تولد وتفنى في أزواج، ومجموع شحنتها صفر.

كلمة الكهرباء تأتي من الاسم اليوناني للكهرمان - ελεκτρον .
العنبر هو الراتنج المتحجر للأشجار الصنوبرية. لاحظ القدماء أنه إذا قمت بفرك الكهرمان بقطعة قماش، فسوف يجذب الأجسام الخفيفة أو الغبار. ويمكن ملاحظة هذه الظاهرة، التي نسميها اليوم بالكهرباء الساكنة، عن طريق فرك قضيب من الإيبونيت أو الزجاج أو مجرد مسطرة بلاستيكية بقطعة قماش.

تجذب المسطرة البلاستيكية، التي تم فركها جيدًا بمنديل ورقي، قطعًا صغيرة من الورق (الشكل 22.1).

ربما تكون قد شاهدت تفريغًا للكهرباء الساكنة أثناء تمشيط شعرك أو خلع قميصك أو قميصك المصنوع من النايلون. ربما تعرضت لصدمة كهربائية عندما لمست مقبض الباب المعدني بعد الوقوف من مقعد السيارة أو المشي على سجادة صناعية. في كل هذه الحالات، يكتسب الجسم شحنة كهربائية من خلال الاحتكاك؛ يقولون أن الكهربة تحدث عن طريق الاحتكاك.
هل جميع الشحنات الكهربائية متشابهة أم أن هناك أنواع مختلفة؟ وتبين أن هناك نوعين من الشحنات الكهربائية، ويمكن إثبات ذلك من خلال التجربة البسيطة التالية. قم بتعليق مسطرة بلاستيكية من المنتصف على خيط وافركها جيدًا بقطعة من القماش. إذا أحضرنا الآن مسطرة مكهربة أخرى إليها، فسنجد أن المساطر تتنافر (الشكل 22.2، أ).
بنفس الطريقة، عند إحضار قضيب زجاجي مكهرب آخر إلى أحدهما، سنلاحظ تنافرهما (الشكل 22.2،6). إذا تم إحضار قضيب زجاجي مشحون إلى مسطرة بلاستيكية مكهربة، فسوف ينجذبون (الشكل 22.2، ج). يبدو أن المسطرة لها نوع مختلف من الشحنة عن القضيب الزجاجي.

لقد ثبت تجريبياً أن جميع الأجسام المشحونة تنقسم إلى فئتين: إما أنها تنجذب إلى البلاستيك ويصدها الزجاج، أو على العكس، يصدها البلاستيك وينجذبها الزجاج. يبدو أن هناك نوعين من الشحنات، شحنات من نفس النوع تتنافر، وشحنات من أنواع مختلفة تتجاذب. نقول إن الشحنات المتشابهة تتنافر، والشحنات المتباينة تتجاذب.
وقد أطلق رجل الدولة والفيلسوف والعالم الأمريكي بنجامين فرانكلين (1706-1790) على هذين النوعين من الشحنات اسم الإيجابية والسلبية. لم يحدث أي فرق على الإطلاق في تحديد الرسوم التي يجب الاتصال بها؛

كانت نظرية فرانكلين للكهرباء في الواقع عبارة عن مفهوم "السائل الواحد": حيث كان يُنظر إلى الشحنة الموجبة على أنها زيادة في "السائل الكهربائي" عن محتواه الطبيعي في جسم معين، والشحنة السالبة على أنها نقص فيه. جادل فرانكلين أنه عندما تنشأ شحنة معينة في جسم ما، نتيجة لعملية ما، فإن نفس الكمية من الشحنة من النوع المعاكس تنشأ في وقت واحد في جسم آخر. ولذلك ينبغي فهم الأسماء "الموجبة" و"السالبة" بالمعنى الجبري، بحيث تكون الشحنة الإجمالية التي تكتسبها الأجسام في أي عملية تساوي دائمًا الصفر.

على سبيل المثال، عندما يتم فرك مسطرة بلاستيكية بمنديل ورقي، تكتسب المسطرة شحنة سالبة، ويكتسب المنديل شحنة موجبة متساوية. هناك فصل بين الشحنات، لكن مجموعها صفر.
وهذا المثال يوضح الراسخ قانون حفظ الشحنة الكهربائية، والذي نصه:

إجمالي الشحنة الكهربائية الناتجة عن أي عملية تساوي صفرًا.

لم يتم ملاحظة الانحرافات عن هذا القانون أبدًا، لذلك يمكننا اعتباره راسخًا مثل قوانين الحفاظ على الطاقة والزخم.

الشحنات الكهربائية في الذرات

فقط في القرن الماضي أصبح من الواضح أن سبب وجود الشحنة الكهربائية يكمن في الذرات نفسها. سنناقش لاحقًا بنية الذرة وتطور الأفكار حولها بمزيد من التفصيل. سنناقش هنا بإيجاز الأفكار الرئيسية التي ستساعدنا على فهم طبيعة الكهرباء بشكل أفضل.

وفقا للمفاهيم الحديثة، تتكون الذرة (المبسطة إلى حد ما) من نواة ثقيلة موجبة الشحنة محاطة بواحد أو أكثر من الإلكترونات سالبة الشحنة.
في الحالة الطبيعية، تكون الشحنات الموجبة والسالبة في الذرة متساوية في الحجم، وتكون الذرة ككل متعادلة كهربائيًا. ومع ذلك، يمكن للذرة أن تفقد أو تكتسب إلكترونًا واحدًا أو أكثر. فتكون شحنتها موجبة أو سالبة، وتسمى هذه الذرة أيونا.

في المادة الصلبة، يمكن أن تهتز النوى، وتبقى بالقرب من مواقع ثابتة، بينما تتحرك بعض الإلكترونات بحرية تامة. يمكن تفسير كهربة الاحتكاك من خلال حقيقة أن النوى في المواد المختلفة تحمل إلكترونات ذات قوة مختلفة.
عندما تكتسب المسطرة البلاستيكية التي يتم فركها بمنديل ورقي شحنة سالبة، فهذا يعني أن الإلكترونات الموجودة في المنديل الورقي تكون أقل إحكامًا منها في البلاستيك، وينتقل بعضها من المنديل إلى المسطرة. الشحنة الموجبة للمنديل تساوي في الحجم الشحنة السالبة التي اكتسبتها المسطرة.

عادةً، تحتفظ الأجسام المكهربة بالاحتكاك بشحنة لفترة من الوقت ثم تعود في النهاية إلى حالة محايدة كهربائيًا. أين تذهب التهمة؟ إنه "ينضب" على جزيئات الماء الموجودة في الهواء.
والحقيقة هي أن جزيئات الماء قطبية: على الرغم من أنها بشكل عام محايدة كهربائيًا، إلا أن الشحنة فيها ليست موزعة بشكل موحد (الشكل 22.3). ولذلك، فإن الإلكترونات الزائدة من المسطرة المكهربة سوف "تستنزف" في الهواء، وتنجذب إلى المنطقة الموجبة الشحنة من جزيء الماء.
من ناحية أخرى، سيتم تحييد الشحنة الإيجابية للجسم بواسطة الإلكترونات، التي يتم الاحتفاظ بها بشكل ضعيف بواسطة جزيئات الماء في الهواء. في الطقس الجاف، يكون تأثير الكهرباء الساكنة أكثر وضوحًا: يوجد عدد أقل من جزيئات الماء في الهواء ولا تتدفق الشحنة بسرعة. في الطقس الرطب والممطر، لا يتمكن المنتج من الاحتفاظ بشحنته لفترة طويلة.

العوازل والموصلات

لنفترض أن هناك كرتان معدنيتان، إحداهما مشحونة للغاية والأخرى متعادلة كهربائيًا. إذا قمنا بتوصيلها بمسمار حديدي، على سبيل المثال، فإن الكرة غير المشحونة ستكتسب شحنة كهربائية بسرعة. إذا لمسنا الكرتين في نفس الوقت بعصا خشبية أو قطعة مطاطية، فإن الكرة التي لا تحتوي على شحنة ستبقى غير مشحونة. تسمى المواد مثل الحديد موصلات للكهرباء؛ يُطلق على الخشب والمطاط اسم المواد غير الموصلة أو العوازل.

تعتبر المعادن موصلات جيدة بشكل عام؛ معظم المواد الأخرى عبارة عن عوازل (ومع ذلك، فإن العوازل توصل الكهرباء قليلاً). ومن المثير للاهتمام أن جميع المواد الطبيعية تقريبًا تقع ضمن إحدى هاتين الفئتين المختلفتين تمامًا.
ومع ذلك، هناك مواد (من بينها السيليكون والجرمانيوم والكربون) تنتمي إلى فئة متوسطة (ولكنها منفصلة بشكل حاد أيضًا). يطلق عليهم أشباه الموصلات.

من وجهة نظر النظرية الذرية، ترتبط الإلكترونات الموجودة في العوازل بالنوى بشكل وثيق للغاية، بينما في الموصلات، ترتبط العديد من الإلكترونات بشكل ضعيف جدًا ويمكنها التحرك بحرية داخل المادة.
عندما يتم تقريب جسم مشحون بشحنة موجبة من موصل أو لمسه، تتحرك الإلكترونات الحرة بسرعة نحو الشحنة الموجبة. إذا كان الجسم مشحونا سلبا، فإن الإلكترونات، على العكس من ذلك، تميل إلى الابتعاد عنه. يوجد في أشباه الموصلات عدد قليل جدًا من الإلكترونات الحرة، وفي العوازل تكون غائبة عمليًا.

تهمة المستحثة. المكشاف الكهربائي

دعونا نحضر جسمًا معدنيًا موجب الشحنة إلى جسم معدني آخر (محايد).

عند التلامس، تنجذب الإلكترونات الحرة من الجسم المحايد إلى الجسم الموجب الشحنة وينتقل بعضها إليه. وبما أن الجسم الثاني يفتقر الآن إلى عدد معين من الإلكترونات سالبة الشحنة، فإنه يكتسب شحنة موجبة. وتسمى هذه العملية بالكهرباء بسبب التوصيل الكهربائي.

دعونا الآن نقرب الجسم المشحون بشحنة موجبة من القضيب المعدني المتعادل، ولكن حتى لا يتلامسا. على الرغم من أن الإلكترونات لن تترك القضيب المعدني، إلا أنها ستتحرك نحو الجسم المشحون؛ ستنشأ شحنة موجبة في الطرف المقابل للقضيب (الشكل 22.4). في هذه الحالة، يقال أنه يتم حث (أو حث) شحنة عند طرفي القضيب المعدني. بالطبع، لا تنشأ شحنات جديدة: لقد انفصلت الشحنات ببساطة، ولكن بشكل عام ظل القضيب محايدًا كهربائيًا. ومع ذلك، إذا أردنا الآن قطع القضيب بالعرض في المنتصف، فسنحصل على جسمين مشحونين - أحدهما بشحنة سالبة، والآخر بشحنة موجبة.

يمكنك أيضًا توصيل شحنة إلى جسم معدني عن طريق توصيله بسلك بالأرض (أو، على سبيل المثال، بأنبوب ماء يدخل إلى الأرض)، كما هو موضح في الشكل. 22.5، أ. يقال أن الموضوع مؤرض. ونظرًا لحجمها الهائل، تقبل الأرض الإلكترونات وتتخلى عنها؛ يعمل كخزان شحن. إذا أحضرت جسمًا مشحونًا، على سبيل المثال، سلبيًا، بالقرب من المعدن، فسيتم صد الإلكترونات الحرة للمعدن وسيذهب الكثير منها على طول السلك إلى الأرض (الشكل 22.5،6). سيتم شحن المعدن بشكل إيجابي. إذا قمت الآن بفصل السلك، ستبقى شحنة مستحثة موجبة على المعدن. ولكن إذا قمت بذلك بعد إزالة الجسم المشحون سالبًا من المعدن، فسيكون لدى جميع الإلكترونات وقت للعودة وسيظل المعدن محايدًا كهربائيًا.

يتم استخدام المكشاف الكهربائي (أو مقياس كهربائي بسيط) للكشف عن الشحنات الكهربائية.

كما يتبين من الشكل. 22.6، يتكون من جسم يوجد بداخله ورقتان متحركتان، غالبًا ما تكون مصنوعة من الذهب. (في بعض الأحيان يتم تحريك ورقة واحدة فقط.) يتم تثبيت الأوراق على قضيب معدني معزول عن الجسم وينتهي من الخارج بكرة معدنية. إذا قمت بإحضار جسم مشحون بالقرب من الكرة، يحدث فصل الشحنات في القضيب (الشكل 22.7، أ)، وتتحول الأوراق إلى أن تكون مشحونة بالمثل وتتنافر، كما هو موضح في الشكل.

يمكنك شحن القضيب بالكامل بسبب التوصيل الكهربائي (الشكل 22.7، ب). على أية حال، كلما زادت الشحنة، كلما تباعدت الأوراق.

ومع ذلك، لاحظ أنه لا يمكن تحديد إشارة الشحنة بهذه الطريقة: فالشحنة السالبة ستفصل بين الأوراق بنفس المسافة تمامًا مثل الشحنة الموجبة. ومع ذلك، يمكن استخدام المكشاف الكهربائي لتحديد إشارة الشحنة؛ ولهذا، يجب أولاً إعطاء القضيب شحنة سالبة، على سبيل المثال (الشكل 22.8، أ). إذا قمت الآن بإحضار جسم مشحون بشحنة سالبة إلى كرة المكشاف الكهربائي (الشكل 22.8،6)، فسوف تنتقل الإلكترونات الإضافية إلى الأوراق وسوف تتباعد أكثر. على العكس من ذلك، إذا تم إحضار شحنة موجبة إلى الكرة، فسوف تتحرك الإلكترونات بعيدا عن الأوراق وسوف تقترب (الشكل 22.8، ج)، حيث أن شحنتها السلبية ستنخفض.

تم استخدام المكشاف الكهربائي على نطاق واسع في فجر الهندسة الكهربائية. تعمل أجهزة قياس الكهربية الحديثة الحساسة للغاية على نفس المبدأ عند استخدام الدوائر الإلكترونية.

يعتمد هذا المنشور على مواد من كتاب د. جيانكولي. "الفيزياء في مجلدين" 1984 المجلد 2.

يتبع. نبذة مختصرة عن المنشور التالي:

قوة فالتي يعمل بها جسم مشحون على جسم مشحون آخر، يتناسب مع ناتج شحناتهم س 1 و س 2 ويتناسب عكسيا مع مربع المسافة صبينهما.

يتم قبول التعليقات والاقتراحات ومرحبا بكم!

تجارب بسيطة على كهربة الهيئات المختلفة توضح النقاط التالية.

1. هناك نوعان من الشحنات: موجبة (+) وسالبة (-). تحدث الشحنة الموجبة عندما يحتك الزجاج بالجلد أو الحرير، وتحدث الشحنة السالبة عندما يحتك العنبر (أو الإيبونيت) بالصوف.

2. الرسوم (أو الهيئات المشحونة) تتفاعل مع بعضها البعض. نفس التهمادفع بعيدا، و على عكس الاتهاماتتنجذب.

3. يمكن أن تنتقل حالة الكهربة من جسم إلى آخر والتي ترتبط بنقل الشحنة الكهربائية. وفي هذه الحالة يمكن نقل شحنة أكبر أو أصغر إلى الجسم، أي أن الشحنة لها حجم. عند كهربة الاحتكاك، يكتسب كلا الجسمين شحنة، أحدهما موجب والآخر سالب. ويجب التأكيد على أن القيم المطلقة لشحنات الأجسام المكهربة بالاحتكاك متساوية، وهو ما تؤكده قياسات عديدة للشحنات باستخدام أجهزة القياس الكهربائية.

أصبح من الممكن تفسير سبب كهربة الأجسام (أي مشحونة) أثناء الاحتكاك بعد اكتشاف الإلكترون ودراسة بنية الذرة. كما تعلم، فإن جميع المواد تتكون من ذرات؛ تتكون الذرات بدورها من جسيمات أولية سالبة الشحنة الإلكترونات، مشحونة بشكل إيجابي البروتوناتوالجسيمات المحايدة - النيوترونات. الإلكترونات والبروتونات هي حاملات للشحنات الكهربائية الأولية (الحد الأدنى).

الشحنة الكهربائية الأولية ( ه) هي أصغر شحنة كهربائية موجبة أو سالبة تساوي شحنة الإلكترون:

ه = 1.6021892(46) 10 -19 ج.

هناك العديد من الجسيمات الأولية المشحونة، وجميعها تقريبًا لها شحنة +هأو -هومع ذلك، فإن هذه الجسيمات قصيرة العمر للغاية. إنهم يعيشون أقل من مليون من الثانية. فقط الإلكترونات والبروتونات موجودة في حالة حرة إلى أجل غير مسمى.

تشكل البروتونات والنيوترونات (النيوكليونات) نواة الذرة موجبة الشحنة، تدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة، عددها يساوي عدد البروتونات، بحيث تكون الذرة ككل بمثابة محطة طاقة.

في الظروف العادية، تكون الأجسام المكونة من ذرات (أو جزيئات) متعادلة كهربائيًا. ومع ذلك، أثناء عملية الاحتكاك، يمكن لبعض الإلكترونات التي تركت ذراتها أن تنتقل من جسم إلى آخر. لا تتجاوز حركات الإلكترون المسافات بين الذرات. أما إذا انفصلت الأجسام بعد الاحتكاك، فإنها سوف تتحول إلى مشحونة؛ فالجسم الذي تخلى عن بعض إلكتروناته سيكون مشحونًا بشحنة موجبة، والجسم الذي اكتسبها سيكون سالبًا.

لذلك تصبح الأجسام مكهربة، أي أنها تستقبل شحنة كهربائية عندما تفقد أو تكتسب إلكترونات. في بعض الحالات، يحدث الكهربة بسبب حركة الأيونات. في هذه الحالة، لا تنشأ أي شحنات كهربائية جديدة. لا يوجد سوى تقسيم للشحنات الموجودة بين الأجسام المكهربة: جزء من الشحنات السالبة ينتقل من جسم إلى آخر.

تحديد التهمة.

وينبغي التأكيد بشكل خاص على أن الشحنة هي خاصية متكاملة للجسيم. يمكنك أن تتخيل جسيمًا بدون شحنة، لكن لا يمكنك أن تتخيل شحنة بدون جسيم.

تتجلى الجسيمات المشحونة في التجاذب (الشحنات المعاكسة) أو التنافر (مثل الشحنات) بقوى أكبر بكثير من قوى الجاذبية. وبالتالي، فإن قوة الجذب الكهربائي للإلكترون إلى النواة في ذرة الهيدروجين أكبر بمقدار 10 39 مرة من قوة جذب هذه الجزيئات. يسمى التفاعل بين الجسيمات المشحونة التفاعل الكهرومغناطيسيوالشحنة الكهربائية تحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية.

يتم تعريف الشحنة في الفيزياء الحديثة على النحو التالي:

شحنة كهربائيةهي كمية فيزيائية تكون مصدر المجال الكهربائي الذي يحدث من خلاله تفاعل الجزيئات مع الشحنة.

ملخص عن الهندسة الكهربائية

أكمله: أجافونوف رومان

كلية لوغا للصناعات الزراعية

من المستحيل إعطاء تعريف مختصر للتهمة يكون مرضيا من جميع النواحي. لقد اعتدنا على إيجاد تفسيرات مفهومة للتكوينات والعمليات المعقدة للغاية مثل الذرة والبلورات السائلة وتوزيع الجزيئات حسب السرعة وما إلى ذلك. لكن المفاهيم الأساسية والأساسية، التي لا يمكن تقسيمها إلى مفاهيم أبسط، والتي تخلو، وفقًا للعلم اليوم، من أي آلية داخلية، لم يعد من الممكن شرحها بإيجاز بطريقة مرضية. خاصة إذا كانت الأشياء لا تدركها حواسنا مباشرة. هذه هي المفاهيم الأساسية التي تشير إليها الشحنة الكهربائية.

دعونا أولا نحاول معرفة ليس ما هي الشحنة الكهربائية، ولكن ما هو مخفي وراء العبارة: هذا الجسم أو الجسيم لديه شحنة كهربائية.

أنت تعلم أن جميع الأجسام مبنية من جزيئات صغيرة، غير قابلة للتجزئة إلى جزيئات أبسط (بقدر ما يعرفه العلم الآن)، والتي تسمى بالتالي أولية. جميع الجسيمات الأولية لها كتلة، ونتيجة لذلك تنجذب إلى بعضها البعض. ووفقاً لقانون الجذب العام، فإن قوة الجذب تتناقص ببطء نسبياً مع زيادة المسافة بينهما: بما يتناسب عكسياً مع مربع المسافة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم الجسيمات الأولية، وإن لم تكن كلها، لديها القدرة على التفاعل مع بعضها البعض بقوة تتناقص أيضًا عكسيًا مع مربع المسافة، لكن هذه القوة أكبر بعدد هائل من المرات من قوة الجاذبية. . وهكذا، في ذرة الهيدروجين، الموضحة تخطيطيًا في الشكل 1، ينجذب الإلكترون إلى النواة (البروتون) بقوة أكبر 1039 مرة من قوة الجاذبية.

إذا تفاعلت الجسيمات مع بعضها البعض بقوى تتناقص ببطء مع زيادة المسافة وتكون أكبر بعدة مرات من قوى الجاذبية، فيقال إن هذه الجسيمات لها شحنة كهربائية. تسمى الجسيمات نفسها مشحونة. هناك جسيمات بدون شحنة كهربائية، لكن لا توجد شحنة كهربائية بدون جسيم.

التفاعلات بين الجسيمات المشحونة تسمى الكهرومغناطيسية. عندما نقول أن الإلكترونات والبروتونات مشحونة كهربائيا، فهذا يعني أنها قادرة على تفاعلات من نوع معين (الكهرومغناطيسية)، وليس أكثر. إن قلة الشحن على الجزيئات تعني أنها لا تكتشف مثل هذه التفاعلات. تحدد الشحنة الكهربائية شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية، تمامًا كما تحدد الكتلة شدة التفاعلات الجاذبية. الشحنة الكهربائية هي ثاني أهم خاصية (بعد الكتلة) للجسيمات الأولية، والتي تحدد سلوكها في العالم المحيط.

هكذا

الشحنة الكهربائية هي كمية عددية فيزيائية تميز خاصية الجسيمات أو الأجسام للدخول في تفاعلات القوة الكهرومغناطيسية.

يُرمز للشحنة الكهربائية بالحرفين q أو Q.

تمامًا كما هو الحال في الميكانيكا غالبًا ما يتم استخدام مفهوم النقطة المادية، مما يجعل من الممكن تبسيط حل العديد من المشكلات بشكل كبير، عند دراسة تفاعل الشحنات، تكون فكرة الشحنة النقطية فعالة. الشحنة النقطية هي جسم مشحون تكون أبعاده أقل بكثير من المسافة من هذا الجسم إلى نقطة المراقبة والأجسام المشحونة الأخرى. على وجه الخصوص، إذا تحدثوا عن تفاعل رسوم نقطتين، فإنهم يفترضون أن المسافة بين الجثث المشحونة قيد النظر أكبر بكثير من أبعادها الخطية.

إن الشحنة الكهربائية لجسيم أولي ليست "آلية" خاصة في الجسيم يمكن إزالتها منه وتحللها إلى الأجزاء المكونة له وإعادة تجميعها. فوجود شحنة كهربائية على الإلكترون والجسيمات الأخرى لا يعني إلا وجود تفاعلات معينة بينها.

توجد في الطبيعة جسيمات ذات شحنات ذات إشارات متضادة. تسمى شحنة البروتون موجبة، وشحنة الإلكترون تسمى سالبة. إن الإشارة الإيجابية لشحنة ما على الجسيم لا تعني بالطبع أن لها أي مزايا خاصة. إن إدخال شحنات من علامتين يعبر ببساطة عن حقيقة أن الجسيمات المشحونة يمكن أن تجتذب وتتنافر. إذا كانت إشارات الشحنة واحدة، تتنافر الجزيئات، وإذا كانت إشارات الشحنة مختلفة، تتجاذب.

لا يوجد حاليًا أي تفسير لأسباب وجود نوعين من الشحنات الكهربائية. وعلى أية حال، لا توجد فروق جوهرية بين الشحنات الإيجابية والسلبية. ولو تغيرت إشارات الشحنات الكهربائية للجسيمات إلى العكس فإن طبيعة التفاعلات الكهرومغناطيسية في الطبيعة لن تتغير.

الشحنات الموجبة والسالبة متوازنة بشكل جيد للغاية في الكون. وإذا كان الكون محدودًا، فإن إجمالي شحنته الكهربائية، على الأرجح، يساوي الصفر.

والأمر الأكثر روعة هو أن الشحنة الكهربائية لجميع الجسيمات الأولية لها نفس الحجم تمامًا. هناك حد أدنى من الشحنة، يُسمى بالشحنة الأولية، تمتلكه جميع الجسيمات الأولية المشحونة. يمكن أن تكون الشحنة موجبة مثل البروتون، أو سالبة مثل الإلكترون، ولكن معامل الشحن هو نفسه في جميع الحالات.

فمن المستحيل فصل جزء من الشحنة، على سبيل المثال، عن الإلكترون. ربما يكون هذا هو الشيء الأكثر إثارة للدهشة. لا توجد نظرية حديثة يمكنها تفسير سبب تشابه شحنات جميع الجسيمات، كما أنها غير قادرة على حساب قيمة الحد الأدنى للشحنة الكهربائية. يتم تحديده تجريبيا باستخدام تجارب مختلفة.

في ستينيات القرن العشرين، بعد أن بدأ عدد الجسيمات الأولية المكتشفة حديثًا في النمو بشكل مثير للقلق، تم الافتراض بأن جميع الجسيمات المتفاعلة بقوة هي مركبات. المزيد من الجسيمات الأساسية كانت تسمى الكواركات. ما كان ملفتًا للنظر هو أن الكواركات يجب أن تحتوي على شحنة كهربائية كسرية: 1/3 و2/3 من الشحنة الأولية. لبناء البروتونات والنيوترونات، يكفي وجود نوعين من الكواركات. ويبدو أن الحد الأقصى لعددهم لا يتجاوز ستة.

من المستحيل إنشاء معيار مجهري لوحدة الشحنة الكهربائية، مشابهًا لمعيار الطول - المتر، وذلك بسبب التسرب الحتمي للشحنة. سيكون من الطبيعي اعتبار شحنة الإلكترون واحدة (وهذا ما يتم فعله الآن في الفيزياء الذرية). لكن في زمن كولوم، لم يكن وجود الإلكترونات في الطبيعة معروفًا بعد. بالإضافة إلى ذلك، فإن شحنة الإلكترون صغيرة جدًا وبالتالي يصعب استخدامها كمعيار.

في النظام الدولي للوحدات (SI)، يتم تحديد وحدة الشحن، الكولوم، باستخدام وحدة التيار:

1 كولوم (C) هي الشحنة التي تمر عبر المقطع العرضي للموصل خلال ثانية واحدة عند تيار 1 أ.

شحنة 1 C كبيرة جدًا. من شأن اثنتين من هذه الشحنات على مسافة كيلومتر واحد أن تتنافران بقوة أقل بقليل من القوة التي تجذب بها الكرة الأرضية حمولة تزن 1 طن، لذلك، من المستحيل نقل شحنة قدرها 1 درجة مئوية إلى جسم صغير (حوالي حجمها بضعة أمتار). لن تتمكن الجزيئات المشحونة التي تتنافر من بعضها البعض من البقاء على مثل هذا الجسم. لا توجد قوى أخرى في الطبيعة قادرة على التعويض عن تنافر كولوم في ظل هذه الظروف. لكن في الموصل الذي يكون محايدًا بشكل عام، ليس من الصعب تحريك شحنة مقدارها 1 درجة مئوية. في الواقع، في المصباح الكهربائي العادي بقوة 100 واط بجهد 127 فولت، يتم إنشاء تيار أقل بقليل من 1 أ. وفي الوقت نفسه، خلال 1 ثانية، تمر عبر الصليب شحنة تساوي تقريبًا 1 درجة مئوية. -قسم الموصل.

يستخدم مقياس الكهربية لكشف وقياس الشحنات الكهربائية. يتكون مقياس الكهربية من قضيب معدني ومؤشر يمكن أن يدور حول محور أفقي (الشكل 2). تم تثبيت القضيب مع السهم في غلاف زجاجي ووضعه في علبة معدنية أسطوانية مغلقة بأغطية زجاجية.

مبدأ تشغيل مقياس الكهربية. دعونا نلمس قضيب الشحنة الموجبة بقضيب مقياس الكهربية. سنرى أن إبرة مقياس الكهربية تنحرف بزاوية معينة (انظر الشكل 2). يتم تفسير دوران السهم بحقيقة أنه عندما يتلامس جسم مشحون مع قضيب مقياس الكهربية، تتوزع الشحنات الكهربائية على طول السهم والقضيب. تؤدي القوى التنافرية المؤثرة بين الشحنات الكهربائية المتشابهة على القضيب والمؤشر إلى دوران المؤشر. لنقم بكهربة قضيب الإيبونيت مرة أخرى ونلمس قضيب مقياس الكهربية به مرة أخرى. تظهر التجربة أنه مع زيادة الشحنة الكهربائية على القضيب، تزداد زاوية انحراف السهم عن الوضع الرأسي. وبالتالي، من خلال زاوية انحراف إبرة مقياس الكهربية، يمكن الحكم على قيمة الشحنة الكهربائية المنقولة إلى قضيب مقياس الكهربية.

يتيح لنا مجموع الحقائق التجريبية المعروفة تسليط الضوء على الخصائص التالية للشحنة:

هناك نوعان من الشحنات الكهربائية، تسمى تقليديًا الإيجابية والسلبية. الأجسام المشحونة بشكل إيجابي هي تلك التي تعمل على الأجسام المشحونة الأخرى بنفس الطريقة التي يعمل بها الزجاج المكهرب عن طريق الاحتكاك بالحرير. تسمى الأجسام التي تعمل بنفس طريقة عمل الإيبونيت المكهرب عن طريق الاحتكاك بالصوف بشحنة سالبة. إن اختيار الاسم "إيجابي" للشحنات الناشئة على الزجاج، و"سلبي" للشحنات الناشئة عن الإيبونيت، هو أمر عشوائي تمامًا.

يمكن نقل الرسوم (على سبيل المثال، عن طريق الاتصال المباشر) من هيئة إلى أخرى. على عكس كتلة الجسم، فإن الشحنة الكهربائية ليست سمة أساسية لجسم معين. نفس الجسم في ظل ظروف مختلفة يمكن أن يكون له شحنة مختلفة.

مثل الشحنات تتنافر، على عكس الشحنات تتجاذب. ويكشف هذا أيضًا الفرق الأساسي بين القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية. قوى الجاذبية هي دائمًا قوى جاذبة.

من الخصائص المهمة للشحنة الكهربائية انفصالها. هذا يعني أن هناك شحنة أولية أصغر وشاملة وغير قابلة للتجزئة، بحيث تكون شحنة q لأي جسم من مضاعفات هذه الشحنة الأولية:

حيث N عدد صحيح، e هي قيمة الشحنة الأولية. ووفقا للمفاهيم الحديثة، فإن هذه الشحنة تساوي عدديا شحنة الإلكترون e = 1.6∙10-19 C. نظرًا لأن قيمة الشحنة الأولية صغيرة جدًا، بالنسبة لمعظم الأجسام المشحونة التي تمت ملاحظتها واستخدامها عمليًا، فإن الرقم N كبير جدًا، ولا تظهر الطبيعة المنفصلة لتغير الشحنة. لذلك، يُعتقد أنه في الظروف العادية تتغير الشحنة الكهربائية للأجسام بشكل مستمر تقريبًا.

قانون حفظ الشحنة الكهربائية.

داخل نظام مغلق، لأي تفاعلات، يظل المجموع الجبري للشحنات الكهربائية ثابتًا:

سوف نطلق على النظام المعزول (أو المغلق) نظام الأجسام التي لا يتم إدخال الشحنات الكهربائية إليها من الخارج ولا يتم إزالتها منها.

لا تظهر أو تختفي شحنة كهربائية تحمل نفس الإشارة في أي مكان ولا في الطبيعة أبدًا. إن ظهور الشحنة الكهربائية الموجبة يكون دائمًا مصحوبًا بظهور شحنة سالبة متساوية. لا يمكن لأي من الشحنات الموجبة أو السالبة أن تختفي بشكل منفصل؛ ولا يمكنها تحييد بعضها البعض إلا إذا كانت متساوية في المعامل.

هذه هي الطريقة التي يمكن أن تتحول بها الجسيمات الأولية إلى بعضها البعض. ولكن دائمًا أثناء ولادة الجزيئات المشحونة، يُلاحظ ظهور زوج من الجزيئات بشحنات ذات علامة معاكسة. ويمكن أيضًا ملاحظة الولادة المتزامنة للعديد من هذه الأزواج. تختفي الجزيئات المشحونة، وتتحول إلى جزيئات محايدة، أيضًا في أزواج فقط. كل هذه الحقائق لا تترك مجالا للشك في التنفيذ الصارم لقانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية.

ولا يزال سبب حفظ الشحنة الكهربائية غير معروف.

كهربة الجسم

الأجسام العيانية، كقاعدة عامة، محايدة كهربائيا. تعتبر ذرة أي مادة متعادلة لأن عدد الإلكترونات فيها يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة. ترتبط الجسيمات المشحونة إيجابيا وسلبيا ببعضها البعض عن طريق القوى الكهربائية وتشكل أنظمة محايدة.

يتم شحن الجسم الكبير عندما يحتوي على عدد زائد من الجسيمات الأولية التي لها نفس علامة الشحنة. ترجع الشحنة السالبة للجسم إلى زيادة الإلكترونات مقارنة بالبروتونات، أما الشحنة الموجبة فترجع إلى نقصها.

من أجل الحصول على جسم مجهري مشحون كهربائياً، أو كما يقولون، كهربته، من الضروري فصل جزء من الشحنة السالبة عن الشحنة الموجبة المرتبطة بها.

أسهل طريقة للقيام بذلك هي الاحتكاك. إذا قمت بتمرير مشط خلال شعرك، فإن جزءًا صغيرًا من الجزيئات المشحونة الأكثر حركةً - الإلكترونات - سينتقل من الشعر إلى المشط ويشحنه سلبيًا، وسيصبح الشعر مشحونًا بشكل إيجابي. عند كهربة الاحتكاك، يكتسب كلا الجسمين شحنات متعاكسة ولكن متساوية في الحجم.

من السهل جدًا كهربة الأجسام باستخدام الاحتكاك. لكن تبين أن شرح كيفية حدوث ذلك مهمة صعبة للغاية.

1 نسخة. عند كهربة الهيئات، فإن الاتصال الوثيق بينهما مهم. القوى الكهربائية تحتفظ بالإلكترونات داخل الجسم. ولكن بالنسبة للمواد المختلفة فإن هذه القوى مختلفة. أثناء الاتصال الوثيق، ينتقل جزء صغير من إلكترونات المادة التي يكون فيها اتصال الإلكترونات بالجسم ضعيفًا نسبيًا إلى جسم آخر. ولا تتجاوز حركات الإلكترون المسافات بين الذرية (10-8 سم). أما إذا تفرقت الجثث فيتهم كلاهما. نظرًا لأن أسطح الأجسام ليست ناعمة تمامًا أبدًا، فإن الاتصال الوثيق بين الأجسام الضروري للانتقال يتم فقط على مساحات صغيرة من الأسطح. عندما تحتك الأجسام ببعضها البعض، يزداد عدد المناطق ذات الاتصال الوثيق، وبالتالي يزداد العدد الإجمالي للجسيمات المشحونة التي تنتقل من جسم إلى آخر. لكن ليس من الواضح كيف يمكن للإلكترونات أن تتحرك في المواد غير الموصلة (العوازل) مثل الإيبونيت والزجاج الشبكي وغيرها. فهي مرتبطة بجزيئات محايدة.

الإصدار 2. باستخدام مثال بلورة LiF الأيونية (العازل)، يبدو هذا التفسير هكذا. أثناء تكوين البلورة، تنشأ أنواع مختلفة من العيوب، ولا سيما الشواغر - المساحات الفارغة في العقد من الشبكة البلورية. إذا كان عدد الشواغر لأيونات الليثيوم الموجبة وأيونات الفلور السالبة ليس هو نفسه، فسيتم شحن البلورة من حيث الحجم عند التكوين. لكن الشحنة ككل لا يمكن أن تحتفظ بها البلورة لفترة طويلة. توجد دائمًا كمية معينة من الأيونات في الهواء، وستقوم البلورة بسحبها من الهواء حتى يتم تحييد شحنة البلورة بواسطة طبقة من الأيونات على سطحها. العوازل المختلفة لها شحنات فضائية مختلفة، وبالتالي تختلف شحنات الطبقات السطحية للأيونات. أثناء الاحتكاك تمتزج الطبقات السطحية للأيونات، وعندما تنفصل العوازل تصبح كل واحدة منها مشحونة.

هل يمكن كهربة عازلين متماثلين، على سبيل المثال نفس بلورات LiF، عن طريق الاحتكاك؟ إذا كان لديهم نفس رسوم المساحة الخاصة بهم، فلا. ولكن يمكن أيضًا أن يكون لها رسوم مختلفة إذا كانت ظروف التبلور مختلفة وظهر عدد مختلف من الوظائف الشاغرة. كما أظهرت التجربة، يمكن أن تحدث بالفعل كهربة أثناء احتكاك بلورات متطابقة من الياقوت والعنبر وما إلى ذلك. ومع ذلك، فمن غير المرجح أن يكون التفسير أعلاه صحيحا في جميع الحالات. فإذا كانت الأجسام تتكون مثلاً من بلورات جزيئية، فإن ظهور فراغات فيها لا ينبغي أن يؤدي إلى شحن الجسم.

هناك طريقة أخرى لكهربة الأجسام وهي تعريضها لإشعاعات مختلفة (على وجه الخصوص، الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما). هذه الطريقة هي الأكثر فعالية لكهربة المعادن عندما يتم إخراج الإلكترونات من سطح المعدن تحت تأثير الإشعاع ويكتسب الموصل شحنة موجبة.

كهربة من خلال التأثير. يتم شحن الموصل ليس فقط عند ملامسته لجسم مشحون، ولكن أيضًا عندما يكون على مسافة ما. دعونا نستكشف هذه الظاهرة بمزيد من التفصيل. دعونا نعلق أوراقًا خفيفة من الورق على موصل معزول (الشكل 3). إذا لم يتم شحن الموصل في البداية، فستكون الأوراق في وضع غير منحرف. دعونا الآن نحضر كرة معدنية معزولة مشحونة للغاية إلى الموصل، على سبيل المثال، باستخدام قضيب زجاجي. سنرى أن الصفائح المعلقة في طرفي الجسم، عند النقطتين a وb، تنحرف، على الرغم من أن الجسم المشحون لا يلمس الموصل. تم شحن الموصل من خلال التأثير، ولهذا السبب سميت الظاهرة نفسها "بالكهربة من خلال التأثير" أو "الحث الكهربائي". تسمى الشحنات التي يتم الحصول عليها من خلال الحث الكهربائي المستحثة أو المستحثة. الأوراق المعلقة في منتصف الجسم عند النقطتين أ و ب لا تنحرف. وهذا يعني أن الشحنات المستحثة تنشأ فقط في أطراف الجسم، ويظل وسطه محايدًا، أو غير مشحون. من خلال إحضار قضيب زجاجي مكهرب إلى الصفائح المعلقة عند النقطتين أ و ب، من السهل التحقق من أن الصفائح عند النقطة ب تتنافر منه، وأن الصفائح عند النقطة أ تنجذب. وهذا يعني أنه عند الطرف البعيد للموصل تظهر شحنة تحمل نفس العلامة كما على الكرة، وعلى الأجزاء المجاورة تنشأ شحنات تحمل علامة مختلفة. من خلال إزالة الكرة المشحونة، سنرى أن الأوراق سوف تنخفض. تستمر الظاهرة بطريقة مشابهة تمامًا إذا كررنا التجربة عن طريق شحن الكرة سلبيًا (على سبيل المثال، باستخدام شمع الختم).

من وجهة نظر النظرية الإلكترونية، يمكن تفسير هذه الظواهر بسهولة من خلال وجود إلكترونات حرة في الموصل. عند تطبيق شحنة موجبة على موصل، تنجذب الإلكترونات إليه وتتراكم في أقرب نهاية للموصل. يظهر عليه عدد معين من الإلكترونات "الزائدة"، ويصبح هذا الجزء من الموصل مشحونًا سالبًا. في الطرف البعيد يوجد نقص في الإلكترونات، وبالتالي زيادة في الأيونات الموجبة: تظهر هنا شحنة موجبة.

عندما يتم تقريب جسم مشحون بشحنة سالبة بالقرب من موصل، تتراكم الإلكترونات في الطرف البعيد، ويتم إنتاج فائض من الأيونات الموجبة في الطرف القريب. وبعد إزالة الشحنة التي تسبب حركة الإلكترونات، يتم توزيعها مرة أخرى في جميع أنحاء الموصل، بحيث تظل جميع أجزائه غير مشحونة.

ستستمر حركة الشحنات على طول الموصل وتراكمها عند أطرافه حتى يؤدي تأثير الشحنات الزائدة المتكونة في نهايات الموصل إلى موازنة القوى الكهربائية المنبعثة من الكرة، والتي تحت تأثيرها تحدث إعادة توزيع الإلكترونات. يوضح غياب الشحنة في منتصف الجسم أن القوى المنبعثة من الكرة والقوى التي تعمل بها الشحنات الزائدة المتراكمة في نهايات الموصل على الإلكترونات الحرة متوازنة هنا.

يمكن فصل الشحنات المستحثة إذا تم تقسيم الموصل إلى أجزاء في وجود جسم مشحون. تظهر هذه التجربة في الشكل. 4. في هذه الحالة، لن تتمكن الإلكترونات النازحة من العودة مرة أخرى بعد إزالة الكرة المشحونة؛ نظرًا لوجود عازل (هواء) بين جزئي الموصل. يتم توزيع الإلكترونات الزائدة في جميع أنحاء الجانب الأيسر. يتم تجديد نقص الإلكترونات عند النقطة b جزئيًا من منطقة النقطة b'، بحيث يتم شحن كل جزء من الموصل: اليسار - بشحنة معاكسة لشحنة الكرة، صحيح - بشحنة تحمل نفس اسم شحنة الكرة. لا تتباعد الأوراق عند النقطتين a وb فحسب، بل تتباعد أيضًا الأوراق الثابتة سابقًا عند النقطتين a' وb'.

بوروف إل آي، ستريلتشينيا في إم. الفيزياء من الألف إلى الياء: للطلاب والمتقدمين والمدرسين. – من .: المفارقة، 2000. – 560 ص.

مياكيشيف جي.يا. الفيزياء: الديناميكا الكهربائية. الصفوف 10-11: كتاب مدرسي. لدراسة متعمقة للفيزياء / G.Ya. مياكيشيف، أ.ز. سينياكوف، ب. سلوبودسكوف. – م. الحبارى، 2005. – 476 ص.

الفيزياء: كتاب مدرسي. بدل الصف العاشر. مدرسة والطبقات المتقدمة درس الفيزيائيون/ O. F. Kabardin، V. A. Orlov، E. E. Evenchik وآخرون؛ إد. أ.أ.بينسكي. – الطبعة الثانية. – م: التربية، 1995. – 415 ص.

كتاب الفيزياء الابتدائي: دليل الدراسة. في 3 مجلدات / إد. جي إس. لاندسبيرج: T. 2. الكهرباء والمغناطيسية. – م: فيزماتليت، 2003. – 480 ص.

إذا قمت بفرك قضيب زجاجي على قطعة من الورق، فسوف يكتسب القضيب القدرة على جذب أوراق الشجر والزغب وتيارات الماء الرقيقة. عند تمشيط الشعر الجاف بمشط بلاستيكي، ينجذب الشعر إلى المشط. في هذه الأمثلة البسيطة نواجه مظهر القوى التي تسمى الكهربائية.

تسمى الأجسام أو الجسيمات التي تعمل على الأجسام المحيطة بقوى كهربائية مشحونة أو مكهربة. على سبيل المثال، القضيب الزجاجي المذكور أعلاه، بعد فركه بقطعة من الورق، يصبح مكهربًا.

تمتلك الجسيمات شحنة كهربائية إذا تفاعلت مع بعضها البعض من خلال القوى الكهربائية. تتناقص القوى الكهربائية مع زيادة المسافة بين الجزيئات. القوى الكهربائية أكبر بعدة مرات من قوى الجاذبية العالمية.

الشحنة الكهربائية هي كمية فيزيائية تحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية.

التفاعلات الكهرومغناطيسية هي تفاعلات بين الجسيمات أو الأجسام المشحونة.

وتنقسم الشحنات الكهربائية إلى موجبة وسالبة. الجسيمات الأولية المستقرة - البروتونات والبوزيترونات، وكذلك أيونات ذرات المعادن، وما إلى ذلك، لها شحنة موجبة. حاملات الشحنة السالبة المستقرة هي الإلكترون والبروتون المضاد.

هناك جسيمات غير مشحونة كهربائيا، أي محايدة: النيوترون، النيوترينو. ولا تشارك هذه الجسيمات في التفاعلات الكهربائية، لأن شحنتها الكهربائية صفر. هناك جسيمات بدون شحنة كهربائية، لكن لا توجد شحنة كهربائية بدون جسيم.

تظهر شحنات موجبة على الزجاج المدلك بالحرير. فرك الإيبونيت على الفراء له شحنة سالبة. تتنافر الجسيمات بشحنات لها نفس العلامات (مثل الشحنات)، وبعلامات مختلفة (شحنات متضادة) تتجاذب الجسيمات.

جميع الأجسام مصنوعة من الذرات. تتكون الذرات من نواة ذرية موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك حول النواة الذرية. تتكون النواة الذرية من بروتونات موجبة الشحنة وجسيمات محايدة - النيوترونات. يتم توزيع الشحنات في الذرة بحيث تكون الذرة ككل محايدة، أي أن مجموع الشحنات الموجبة والسالبة في الذرة يساوي صفر.

تعد الإلكترونات والبروتونات جزءًا من أي مادة وهي أصغر الجسيمات الأولية المستقرة. يمكن لهذه الجسيمات أن توجد في حالة حرة لفترة غير محدودة. تسمى الشحنة الكهربائية للإلكترون والبروتون بالشحنة الأولية.

الشحنة الأولية هي الحد الأدنى من الشحنة التي تمتلكها جميع الجسيمات الأولية المشحونة. الشحنة الكهربائية للبروتون تساوي القيمة المطلقة لشحنة الإلكترون:

ه = 1.6021892(46) * 10-19 ج

حجم أي شحنة هو مضاعف القيمة المطلقة للشحنة الأولية، أي شحنة الإلكترون. إلكترون مترجم من اليونانية إلكترون - كهرمان، بروتون - من اليونانية بروتوس - أولًا، نيوترون من اللاتينية نيوتروم - لا هذا ولا ذاك.

تجارب بسيطة على كهربة الهيئات المختلفة توضح النقاط التالية.

2. الرسوم (أو الهيئات المشحونة) تتفاعل مع بعضها البعض. نفس التهمادفع بعيدا، و على عكس الاتهاماتتنجذب.

الشحنة الكهربائية الأولية ( ه) - هذه هي أصغر شحنة كهربائية موجبة أو سالبة تساوي قيمة شحنة الإلكترون:

ه = 1.6021892(46) 10 -19 ج.

تشكل البروتونات والنيوترونات (النيوكليونات) نواة الذرة موجبة الشحنة، وتدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة، وعددها يساوي عدد البروتونات، بحيث تكون الذرة ككل بمثابة محطة طاقة.

تحديد التهمة.

وينبغي التأكيد بشكل خاص على أن الشحنة هي خاصية متكاملة للجسيم. من الممكن أن نتصور جسيمًا بدون شحنة، لكن من المستحيل أن نتخيل شحنة بدون جسيم.

يتم تعريف الشحنة في الفيزياء الحديثة على النحو التالي:

شحنة كهربائية- هذه كمية فيزيائية تمثل مصدرًا للمجال الكهربائي الذي يحدث من خلاله تفاعل الجزيئات مع الشحنة.

شحنة كهربائية– كمية فيزيائية تميز قدرة الأجسام على الدخول في التفاعلات الكهرومغناطيسية. تقاس بالكولوم.

الشحنة الكهربائية الأولية– الحد الأدنى من الشحنة التي تمتلكها الجسيمات الأولية (شحنة البروتون والإلكترون).

الجسم لديه تهمة، يعني أنه يحتوي على إلكترونات إضافية أو مفقودة. تم تحديد هذه التهمة س=شمال شرق. (وهو يساوي عدد الشحنات الأولية).

كهربة الجسم- خلق فائض ونقص في الإلكترونات. طُرق: كهربة عن طريق الاحتكاكو كهربة عن طريق الاتصال.

نقطة الفجر d هي شحنة الجسم التي يمكن اعتبارها نقطة مادية.

تهمة الاختبار() - نقطة، شحنة صغيرة، موجبة دائما - تستخدم لدراسة المجال الكهربائي.

قانون حفظ الشحنة:في النظام المعزول، يظل المجموع الجبري لشحنات جميع الأجسام ثابتًا لأي تفاعلات لهذه الأجسام مع بعضها البعض.

قانون كولومب:تتناسب قوى التفاعل بين شحنتين نقطيتين مع حاصل ضرب هذه الشحنات، وعكسيا مع مربع المسافة بينهما، وتعتمد على خصائص الوسط، وموجهة على طول الخط المستقيم الذي يربط مراكزها.

، أين

F/m، Cl2 /nm2 – عازل. سريع. مكنسة

- يتعلق. ثابت العزل الكهربائي (> 1)

- نفاذية العزل الكهربائي المطلقة. بيئة

المجال الكهربائي- وسط مادي يحدث من خلاله تفاعل الشحنات الكهربائية.

خصائص المجال الكهربائي:

توتر(ه) هي كمية متجهة تساوي القوة المؤثرة على شحنة اختبار الوحدة الموضوعة عند نقطة معينة.

تقاس في N / C.

اتجاه- نفس القوة المؤثرة.

التوتر لا يعتمدلا على قوة ولا على حجم شحنة الاختبار.

تراكب المجالات الكهربائية: شدة المجال الناتجة عن عدة شحنات تساوي المجموع المتجه لشدة المجال لكل شحنة:

بيانيايتم تمثيل المجال الإلكتروني باستخدام خطوط التوتر.

خط التوتر- الخط الذي يتطابق ظله عند كل نقطة مع اتجاه متجه التوتر.

خصائص خطوط التوتر: لا يتقاطعان، يمكن رسم خط واحد فقط من خلال كل نقطة؛ فهي ليست مغلقة، بل تترك شحنة موجبة وتدخل شحنة سالبة، أو تتبدد إلى ما لا نهاية.

أنواع الحقول:

مجال كهربائي موحد- مجال يكون متجه شدته عند كل نقطة هو نفسه من حيث الحجم والاتجاه.

مجال كهربائي غير منتظم- مجال يكون متجه شدته عند كل نقطة غير متساوي في الحجم والاتجاه.

المجال الكهربائي المستمر- ناقل التوتر لا يتغير.

المجال الكهربائي المتغير- يتغير ناقل التوتر.

الشغل المبذول بواسطة المجال الكهربائي لتحريك الشحنة.

، حيث F هي القوة، S هي الإزاحة، - الزاوية بين F و S.

في مجال منتظم: القوة ثابتة.

العمل لا يعتمد على شكل المسار؛ الشغل المبذول للتحرك على مسار مغلق يساوي صفرًا.

بالنسبة للمجال غير الموحد:

إمكانات المجال الكهربائي– نسبة الشغل الذي يبذله المجال لتحريك شحنة كهربائية اختبارية إلى ما لا نهاية إلى مقدار هذه الشحنة.

-محتمل- خاصية الطاقة للمجال. تقاس بالفولت

الفرق المحتمل:

، الذي - التي

، وسائل

-التدرج المحتمل.

في مجال موحد: فرق الجهد - الجهد االكهربى:

. يتم قياسه بالفولت، والأجهزة هي الفولتميتر.

القدرة الكهربائية- قدرة الأجسام على تجميع الشحنات الكهربائية؛ نسبة الشحنة إلى الجهد، والتي تكون دائمًا ثابتة بالنسبة لموصل معين.

لا يعتمد على الشحن ولا يعتمد على الإمكانات. ولكن ذلك يعتمد على حجم وشكل الموصل؛ على الخواص العازلة للوسط.

، حيث r هو الحجم،

- نفاذية البيئة المحيطة بالجسم.

تزداد القدرة الكهربائية في حالة وجود أي أجسام - موصلات أو عوازل - في مكان قريب.

مكثف- جهاز لتجميع الشحنة. القدرة الكهربائية:

مكثف مسطح– لوحين معدنيين بينهما عازل. السعة الكهربائية للمكثف المسطح:

حيث S هي مساحة الصفائح، وd هي المسافة بين الصفائح.

طاقة مكثف مشحونيساوي الشغل الذي يبذله المجال الكهربائي عند نقل الشحنة من لوحة إلى أخرى.

نقل رسوم صغيرة

، سوف يتغير الجهد إلى

لقد تم العمل

. لأن

و C =const،

. ثم

. دعونا ندمج:

طاقة المجال الكهربائي:

حيث V=Sl هو الحجم الذي يشغله المجال الكهربائي

لمجال غير موحد:

كثافة المجال الكهربائي الحجمي:

. تقاس بـ J/m3.

ثنائي القطب الكهربائي- نظام يتكون من شحنتين كهربائيتين متساويتين ولكن متقابلتين في الإشارة، وتقعان على مسافة ما من بعضهما البعض (ذراع ثنائي القطب -l).

السمة الرئيسية لثنائي القطب هي لحظة ثنائي القطب- متجه يساوي حاصل ضرب الشحنة والذراع ثنائي القطب، موجه من الشحنة السالبة إلى الشحنة الموجبة. معين

. تقاس في متر كولومب.

ثنائي القطب في مجال كهربائي منتظم.

تؤثر القوى التالية على كل شحنة من ثنائي القطب:

. يتم توجيه هذه القوى بشكل معاكس وتخلق عزمًا لزوج من القوى - عزم الدوران: أين

M - عزم الدوران F - القوى المؤثرة على ثنائي القطب

د – ذراع العتبة – ذراع ثنائي القطب

ع – عزم ثنائي القطب E – التوتر

- الزاوية بين p Eq – الشحنة

تحت تأثير عزم الدوران، سوف يدور ثنائي القطب ويصطف في اتجاه خطوط التوتر. سيكون المتجهان p وE متوازيين وأحادي الاتجاه.

ثنائي القطب في مجال كهربائي غير منتظم.

هناك عزم دوران، مما يعني أن ثنائي القطب سوف يدور. لكن القوى ستكون غير متساوية، وسيتحرك ثنائي القطب إلى حيث القوة أكبر.

-التدرج التوتر. كلما زاد تدرج التوتر، زادت القوة الجانبية التي تسحب ثنائي القطب. يتم توجيه ثنائي القطب على طول خطوط القوة.

المجال الجوهري ثنائي القطب.

لكن. ثم:

دع ثنائي القطب يكون عند النقطة O وذراعه صغيرًا. ثم:

تم الحصول على الصيغة مع الأخذ بعين الاعتبار:

وبالتالي، يعتمد فرق الجهد على جيب نصف الزاوية التي تظهر عندها نقاط ثنائي القطب، وإسقاط عزم ثنائي القطب على الخط المستقيم الذي يربط هذه النقاط.

العوازل في المجال الكهربائي.

عازل- مادة لا تحتوي على شحنات حرة، وبالتالي لا يوصل التيار الكهربائي. ومع ذلك، في الواقع، الموصلية موجودة، لكنها لا تذكر.

فئات عازلة:

مع الجزيئات القطبية (الماء، النيتروبنزين): الجزيئات غير متناظرة، ولا تتطابق مراكز كتلة الشحنات الموجبة والسالبة، مما يعني أن لديهم عزم ثنائي القطب حتى في حالة عدم وجود مجال كهربائي.

مع الجزيئات غير القطبية (الهيدروجين والأكسجين): تكون الجزيئات متناظرة، وتتطابق مراكز كتلة الشحنات الموجبة والسالبة، مما يعني أنه ليس لديهم عزم ثنائي القطب في حالة عدم وجود مجال كهربائي.

بلوري (كلوريد الصوديوم): مزيج من شبكتين فرعيتين، إحداهما موجبة والأخرى سالبة الشحنة؛ في غياب المجال الكهربائي، يكون عزم ثنائي القطب الإجمالي صفرًا.

الاستقطاب– عملية الفصل المكاني للشحنات، ظهور شحنات مقيدة على سطح العازل مما يؤدي إلى إضعاف المجال داخل العازل.

طرق الاستقطاب:

الطريقة الأولى – الاستقطاب الكهروكيميائي:

على الأقطاب الكهربائية - حركة الكاتيونات والأنيونات تجاههم، وتحييد المواد؛ تتشكل مناطق الشحنات الإيجابية والسلبية. التيار يتناقص تدريجيا. يتميز معدل إنشاء آلية التعادل بزمن الاسترخاء - وهو الوقت الذي يزداد فيه الاستقطاب emf من 0 إلى الحد الأقصى من لحظة تطبيق المجال. = 10 -3 -10 -2 ثانية.

الطريقة الثانية – الاستقطاب الاتجاهي:

تتشكل القطبية غير المعوضة على سطح العازل، أي. تحدث ظاهرة الاستقطاب . الجهد داخل العازل أقل من الجهد الخارجي. وقت الاسترخاء: = 10 -13 -10 -7 ث. التردد 10 ميجا هرتز.

الطريقة الثالثة – الاستقطاب الإلكتروني :

خاصية الجزيئات غير القطبية التي تصبح ثنائيات القطب. وقت الاسترخاء: = 10 -16 -10 -14 ثانية. التردد 10 8 ميجاهيرتز.

الطريقة الرابعة – الاستقطاب الأيوني:

يتم إزاحة شبكتين (Na و Cl) بالنسبة لبعضهما البعض.

وقت الاسترخاء:

الطريقة الخامسة – الاستقطاب المجهري:

سمة من سمات الهياكل البيولوجية عندما تتناوب الطبقات المشحونة وغير المشحونة. هناك إعادة توزيع للأيونات على أقسام شبه منفذة أو غير منفذة للأيونات.

وقت الاسترخاء: =10 -8 -10 -3 ث. التردد 1 كيلو هرتز

الخصائص العددية لدرجة الاستقطاب:

التيار الكهربائي- هذه هي الحركة المنظمة للشحنات الحرة في المادة أو في الفراغ.

شروط وجود التيار الكهربائي:

وجود رسوم مجانية

وجود مجال كهربائي، أي. القوات التي تتصرف بناء على هذه الاتهامات

القوة الحالية- قيمة تساوي الشحنة التي تمر عبر أي مقطع عرضي للموصل لكل وحدة زمنية (ثانية واحدة)

تقاس بالأمبير.

ن – تركيز الشحنة

ف - قيمة الشحنة

S - مساحة المقطع العرضي للموصل

- سرعة الحركة الاتجاهية للجزيئات.

سرعة حركة الجزيئات المشحونة في مجال كهربائي صغيرة - 7 * 10 -5 م / ث، وسرعة انتشار المجال الكهربائي هي 3 * 10 8 م / ث.

الكثافة الحالية- مقدار الشحنة التي تمر عبر مقطع عرضي مساحته 1 م2 في ثانية واحدة.

. تقاس بـ أ/م2.

- القوة المؤثرة على الأيون الناتج عن المجال الكهربائي تساوي قوة الاحتكاك

- التنقل الأيوني

- سرعة الحركة الاتجاهية للأيونات = الحركة، شدة المجال

كلما زاد تركيز الأيونات وشحنتها وحركتها، زادت الموصلية النوعية للكهارل. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد حركة الأيونات وتزداد الموصلية الكهربائية.

وبناء على ملاحظات تفاعل الأجسام المشحونة كهربائيا، أطلق الفيزيائي الأمريكي بنجامين فرانكلين على بعض الأجسام اسم المشحونة إيجابيا والبعض الآخر سالبا. وفقا لهذا و الشحنات الكهربائيةمُسَمًّى إيجابيو سلبي.

الأجسام ذات الشحنات المتشابهة تتنافر. الأجسام ذات الشحنات المعاكسة تتجاذب.

أسماء الشحنات هذه تقليدية تمامًا، ومعناها الوحيد هو أن الأجسام ذات الشحنات الكهربائية يمكنها إما أن تتجاذب أو تتنافر.

يتم تحديد علامة الشحنة الكهربائية للجسم من خلال التفاعل مع المعيار التقليدي لعلامة الشحن.

تم اعتبار شحنة عصا الإيبونيت المغطاة بالفراء أحد هذه المعايير. يُعتقد أن عصا الإيبونيت، بعد فركها بالفراء، تحمل دائمًا شحنة سالبة.

إذا كان من الضروري تحديد علامة شحن جسم معين، يتم إحضاره إلى عصا من الإيبونيت، وفركه بالفراء، وتثبيته في تعليق خفيف، ويتم ملاحظة التفاعل. إذا تم صد العصا، فإن الجسم يحمل شحنة سالبة.

وبعد اكتشاف ودراسة الجسيمات الأولية تبين ذلك شحنة سلبيةلديه دائمًا جسيم أولي - إلكترون.

الإلكترون (من اليونانية - العنبر) - جسيم أولي مستقر بشحنة كهربائية سالبةه = 1.6021892(46) . 10 - 19 درجة مئوية، كتلة الراحةم ه =9.1095. 10 -19 كجم. اكتشفه الفيزيائي الإنجليزي جي جي طومسون عام 1897.

تم اعتبار شحنة قضيب زجاجي مفروك بالحرير الطبيعي معيارًا للشحنة الموجبة. إذا طردت العصا من جسم مكهرب فإن هذا الجسم يحمل شحنة موجبة.

تهمة إيجابيةدائما بروتون,الذي هو جزء من نواة الذرة. المواد من الموقع

باستخدام القواعد المذكورة أعلاه لتحديد علامة شحن الجسم، عليك أن تتذكر أن ذلك يعتمد على مادة الأجسام المتفاعلة. وبالتالي، يمكن أن تحتوي عصا الإيبونيت على شحنة موجبة إذا تم فركها بقطعة قماش مصنوعة من مواد اصطناعية. سيكون للقضيب الزجاجي شحنة سالبة إذا تم فركه بالفراء. لذلك، إذا كنت تخطط للحصول على شحنة سالبة على عصا الإيبونيت، فيجب عليك بالتأكيد استخدامها عند فركها بقطعة قماش من الفراء أو الصوف. وينطبق الشيء نفسه على كهربة قضيب زجاجي يتم فركه بقطعة قماش مصنوعة من الحرير الطبيعي للحصول على شحنة موجبة. فقط الإلكترون والبروتون لديهما شحنات سالبة وإيجابية دائمًا وبشكل لا لبس فيه، على التوالي.

تحتوي هذه الصفحة على مواد حسب الموضوع.