تعريف الشحنة الكهربائية

الكهرباء

هي مجموعة من الظواهر الفيزيائية المرتبطة بحركة المواد التي تمتلك خاص ية الشحن الكهربائي، وترتبط الكهرباء بالمجال المغناطيسي، ويعدّ البرق من أهم الظواهر الطبيعية المرتبطة بالكهرباء، وللكهرباء أهمية كبيرة في حياة الإنسان، وتستخدم في المجالات الصناعية والزراعية والتقنية وغيرها الكثير، كما أنّ التيار الكهربائي أصبح شريان الحياة الحديثة والمصدر الأساسي لتشغيل معظم الأجهزة والأدوات الإلكترونية التي يعتمد عليها البشر في حياتهم اليومية، ويتولد التيار الكهربائي من حركة الشحنات الكهربائية، وقد توصل العلماء إلى تعريف الشحنة الكهربائية وأنواعها وتحديد سلوكها وخواصها المختلفة لفهم طبيعة الكهرباء والكهرومغناطيسية.[١]

تعريف الشحنة الكهربائية

يتم تعريف الشحنة الكهربائية على أنّها الخاص ية الأساسية للمادة، والتي تحملها بعض الجسيمات الأولية، وتكون هذه الشحنات إما سالبة أو موجبة الشحنة، وتتنافر الأجسام ذات الشحنات المتشابهة، بينما تتجاذب الأجسام ذات الشحنات المختلفة عند تقريبها من بعضها البعض، ويكون صافي كمية الشحنة الكهربائية ثابتًا في أي نظام معزول أو تفاعل كيميائي أو نووي، ويتم شحن الأجسام بطرق مختلفة مثل الدلك أو التوصيل أو الحث.[٢]

تتكون المواد من أجزاء متناهية في الصغر تسمى الذرات، تحتوي نواة الذرة على البروتونات موجبة الشحنة، والنيوترونات صفرية الشحنة، وتدور حول النواة أجسام سالبة الشحنة تسمى الإلكترونات، وتتساوى قيمة شحنة البروتونات الموجبة مع شحنة الإلكترونات السالبة في الذرة المتعادلة، وعند تعرض الذرات لعوامل خارجية مثل دلكها بقطعة قماش تفقد الذرة الإلكترونات السالبة فترجح كفة البروتونات الموجبة، ليصبح الجسم موجب الشحنة، وبالعكس فإذا فقدت الذرة البروتونات الموجبة فإنّ الجسم يصبح سالب الشحنة.[٢]

وحدة الشحنة الكهربائية في النظام المتري هي كيلوغرام لكل ثانية، وفي نظام الوحدات الدولي هي الكولوم، أي ما يساوي الكمية الصافية للشحنة الكهربائية التي تتدفق؛ خلال الثانية الواحدة، عبر الموصل في دائرة كهربائية، عندما تكون قيمة التيار واحد أمبير، وتحتوي وحدة الكولوم على ما قيمته 6.24 × 10^18 وحدة طبيعية من الشحنة الكهربائية، مثل الإلكترونات أو البروتونات، وتبلغ الشحنة السالبة للإلكترون 1.6021766208 × 10^−19 كولوم، كما تستخدم وحدة الشحن الكهروكيميائي؛ الفاراداي، لوصف تفاعلات التحليل الكهربائي، وتعادل قيمة واحد فاراداي 9.648533289 × 10^4 كولوم، وتبلغ كتلة واحد مول من الإلكترونات 6.022140857 × 10^23 وهو مايعرف بعدد أفوجادرو.[٢]

خصائص الشحنة الكهربائية

تمتلك الشحنة الكهربائية العديد من الخصائص التي تميزها، والتي يمكن استنتاجها من تعريف الشحنة الكهربائية، وقد تم التوصل إلى هذه الخصائص من خلال العديد من التجارب والأبحاث التي قام بها علماء الكهرباء، ومن أهم هذه الخصائص ما يأتي:[٣]

• خاص يّة الإضافة: حيث يمكن إضافة الشحنات الكهربائية السالبة والموجبة كأي من الكميات القياسية، على سبيل المثال إذا كان هناك نظام يتكون من شحنتين مقدار أحداهما q1 ومقدار الأخرى q2 فإنّ مجموع الشحنات في النظام يساوي q1+q2.
• الشحنة الكهربائية محفوطة: وفقًا لقانون حفظ المادة، فإن الشحنة الكهربائية لا تفنى ولا تستحدث من العدم ولكن تنتقل من حسم إلى آخر بطرق الشحن المختلفة، ففي نظام محدد مقدار الشحنات التي يخسرها جسم ما يساوي مقدار الشحنات التي يكتسبها الجسم الآخر.
• الشحنة الكهربائية مكممة: إن كمية الشحنات في جسم ما يتم التعبير عنها وفقًا لقيمة ثابتة أو وحدة معينة، حيث تنقص الشحنات أو تزداد بما يساوي هذه القيمة أو أحد مضاعفاتها، وتساوي كتلة الإلكترون أو البروتون، حيث أن الإلكترون الواحد لا يتجزأ ولا ينفصل، ويمكن التعبير عن هذه الخاص ية بالصيغة التالية: e*n = q حيث q هي مقدار الشحنة التي يحملها الجسم، وn هو أي عدد صحيح، وe هي الوحدة الأساسية للإلكترون السالب أو البروتون الموجب.

المراجع[+]

1. ↑ “Electricity”, www.wikiwand.com, Retrieved 3-1-2020. Edited.
2. ^ أ ب ت “Electric charge”, www.britannica.com, Retrieved 5-1-2020. Edited.
3. ↑ “Basic Properties of Electric Charge”, www.toppr.com, Retrieved 5-1-2020. Edited.