التكهرب: بالدلك، باللمس، بالتأثير

🔊 المعلّمة تقرأ لك

عندما تمشّط شعرك الجافّ بمشط من البلاستيك، يصبح للمشط قدرة على جذب قصاصات الورق. وإذا خلعت ملابس من النيلون في الظلام، تلاحظ شرارة صغيرة. وقصاصات الورق تنجذب إلى شاشة التلفاز عندما يكون مشتغلا. ما الذي يحدث للجسم عند دلكه حتى يصبح قادرا على الجذب، ولماذا يجذب بعضها بعضا وينفر بعضها من بعض؟

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:

تعريف التكهرب والتعرّف على طرقه الثلاث: الدلك واللمس والتأثير
تمييز الشحنة الكهربائية الموجبة من السالبة، وربط كلّ منهما بفقد الإلكترونات أو اكتسابها
التنبّؤ بتجاذب جسمين مشحونين أو تنافرهما انطلاقا من إشارة شحنتيهما
التمييز بين جسم ناقل وجسم عازل، وتفسير الفرق بينهما
تطبيق مبدأ انحفاظ الشحنة الكهربائية على انتقال الشحن بين جسمين

🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:

أنّ المادة تتكوّن من ذرّات
أنّ للذرّة نواة ودقائق تدور حولها
معنى «جسم موصل» و«جسم عازل» في الدارة الكهربائية البسيطة

نشاط: التكهرب بالدلك

نشاط 01

🧭الهدف: معرفة ما يكتسبه جسم عند دلكه، وكيف نكشف عنه.

🧰الأدوات:

قضيب من الزجاج
قطعة من الصوف
قصاصات ورقية صغيرة

📌التجربة:

نقرّب القضيب الزجاجي من قصاصات الورق قبل دلكه، ونسجّل ما نراه.
ندلك القضيب الزجاجي بقطعة الصوف دلكا قويّا.
نقرّب القضيب المدلوك من قصاصات الورق نفسها.

🔍الملاحظة: قبل الدلك لا يحدث شيء: القصاصات تبقى في مكانها. أمّا بعد الدلك فإنّ القصاصات تقفز نحو القضيب وتلتصق به.

قضيب زجاجي مائل تدلكه قطعة صوف، عليه أربع شحنات موجبة، وقصاصات ورق تقفز نحوه — بعد الدلك بالصوف يفقد القضيب الزجاجي إلكترونات، فيصبح موجب الشحنة ويجذب الورق

الدلك يكسب القضيب خاصية جديدة: صار قادرا على جذب الأجسام الخفيفة. نقول إنّه تكهرب.

الشحنة الكهربائية ونوعاها

الخاصية التي اكتسبها القضيب بالدلك تسمّى الشحنة الكهربائية، ولها نوعان اثنان لا ثالث لهما.

نوعا الشحنة الكهربائية

الشحنة الكهربائية الموجبة (+): تظهر على الجسم عندما يفقد إلكترونات، كالشحنة التي تظهر على قضيب زجاجي عند دلكه بالحرير أو بالصوف.
الشحنة الكهربائية السالبة (−): تظهر على الجسم عندما يكتسب إلكترونات، كالشحنة التي تظهر على قضيب من البلاستيك أو الإبونيت عند دلكه بالفرو أو الصوف.

انتبه إلى المنطق: الجسم لا «يصنع» شحنة من العدم. هو يفقد إلكترونات فيظهر عليه فائض من الموجب، أو يكتسب إلكترونات فيظهر عليه فائض من السالب. الإلكترونات تنتقل، ولا تختفي.

ولماذا يصير الزجاج موجبا والبلاستيك سالبا؟ لأنّ المواد لا تفقد إلكتروناتها بالسهولة نفسها: يمكن ترتيبها في سلسلة، من التي تفقد الإلكترونات بسهولة في الأعلى إلى التي تكسبها بسهولة في الأسفل.

سلسلة الدلك الكهربائي

موضعها في السلسلة	المواد، من الأعلى إلى الأسفل
في الأعلى: تميل إلى فقد الإلكترونات	جلد الإنسان الجافّ، الجلد المدبوغ، فرو الأرنب، الزجاج، الكوارتز، الشعر، النيلون، الصوف، فرو القطّ، الحرير، الألمنيوم
في الوسط: متعادلة تقريبا	الورق، القطن، الحديد الصلب، الخشب
في الأسفل: تميل إلى كسب الإلكترونات	العنبر، النحاس، الفضّة، الذهب، البوليستر، السيلوفان، البلاستيك، السيليكون

من مادّتين ندلك إحداهما بالأخرى، التي فوق تصير موجبة والتي تحت تصير سالبة

فإذا دلكنا مادّتين من هذه السلسلة إحداهما بالأخرى، فقدت التي في الأعلى إلكترونات فصارت موجبة، واكتسبتها التي في الأسفل فصارت سالبة: ولهذا يصير الزجاج موجبا إذا دلكناه بالحرير أو بالصوف، ويصير البلاستيك سالبا إذا دلكناه بالصوف أو بفرو القطّ.

التجاذب والتنافر بين الأجسام المشحونة

القاعدة

جسمان يحملان شحنتين كهربائيتين متعاكستين في الإشارة يتجاذبان إذا قرّبا من بعضهما.
جسمان يحملان شحنتين كهربائيتين متماثلتين في الإشارة يتنافران إذا قرّبا من بعضهما.

كريتان معلقتان بخيطين في كل حالة، مع سهمين يبينان جهة الحركة — شحنتان متماثلتان تتنافران · شحنتان متعاكستان تتجاذبان

طرق التكهرب الثلاث

التكهرب هو عملية توليد الشحنات الكهربائية على جسم نتيجة انتقال إلكترونات منه أو إليه أو فيه. ويحدث بثلاث طرق:

طرق التكهرب

التكهرب بالدلك: ندلك جسمين مختلفين ببعضهما، فتنتقل إلكترونات من أحدهما إلى الآخر — وهو ما فعلناه في النشاط.
التكهرب باللمس أو التماس: نلمس جسما غير مشحون بجسم مشحون، فتنتقل إليه بعض شحنته ويصير مشحونا بالإشارة نفسها. مثال: ندلك مسطرة بلاستيكية بفرو قطة ثمّ نلمس بها كرية حديدية معلّقة بخيط عازل.
التكهرب بالتأثير: نقرّب جسما مشحونا من جسم آخر دون أن نلمسه، فتتوزّع شحنات هذا الأخير من جديد: تقترب منه الشحنات المخالفة وتبتعد المماثلة.

كرية معلّقة متعادلة تنجذب إلى مسطرة سالبة، ثمّ تلمسها فتنتقل إليها إلكترونات، ثمّ تصير سالبة فتتنافر معها. — في التكهرب باللمس تنتقل إلى الكرية إلكترونات من المسطرة، فتصير مشحونة بإشارة المسطرة نفسها وتبتعد عنها

قضيب زجاجي موجب فوق ثلاث قصاصات ورق متعادلة، في كلّ منها شحنات سالبة قريبة من القضيب وموجبة بعيدة عنه، وأسهم تجاذب. — قصاصة الورق متعادلة، لكنّ القضيب المشحون يوزّع شحناتها من جديد: تقترب منه الشحنات المخالفة وتبتعد المماثلة، فيغلب التجاذب

وينجذب كذلك سيل رفيع من الماء نحو مسطرة مكهربة نقرّبها منه دون أن تلمسه: فالتكهرب بالتأثير يحدث في السوائل أيضا، لا في الأجسام الصلبة وحدها.

سيل ماء رفيع من حنفية ينحني نحو مسطرة مكهربة قريبة منه دون أن يلمسها. — السيل متعادل، ومع ذلك ينجذب نحو المسطرة المكهربة: التكهرب بالتأثير يحدث في السوائل أيضا

النواقل والعوازل

الفرق بينهما

النواقل: هي أجسام تنتقل خلالها الشحنات الكهربائية في الحال بعد شحنها، بسبب وجود إلكترونات حرّة الحركة في ذرّاتها، كالحديد والنحاس.
العوازل: هي أجسام لا تنتقل خلالها الشحنات الكهربائية بعد شحنها، بل تبقى متمركزة في موضع الشحن، كالورق الجافّ والخشب الجافّ.

هذا يفسّر لماذا يبقى القضيب الزجاجي مشحونا في موضع الدلك وحده: الزجاج عازل، فالشحنة لا تنتشر فيه.

🔍تفسير ظاهرة التكهرب

ما يحدث فعلا

يتمّ شحن الأجسام بانتقال الإلكترونات.
يمكن للإلكترونات أن تنتقل في النواقل، ولا يمكنها أن تنتقل في العوازل.

مبدأ انحفاظ الشحنة الكهربائية: إنّ الشحنات الكهربائية محفوظة دوما عند انتقالها من جسم لآخر. الشحنات التي يفقدها جسم ما يكتسبها بالضرورة جسم آخر، والشحنات التي اكتسبها جسم ما يكون بالضرورة قد أخذها من جسم آخر.

قضيب زجاجي وقطعة صوف متعادلان قبل الدلك، ثمّ القضيب موجب بعد أن فقد إلكترونين والصوف سالب بعد أن كسبهما. — ما فقده القضيب من إلكترونات كسبته قطعة الصوف بالضبط: المجموع لم يتغيّر

لا تقل إنّ الدلك «يولّد» الكهرباء من العدم. الدلك ينقل الإلكترونات من جسم إلى آخر: ما يربحه أحدهما يخسره الآخر بالضبط، فالمجموع لا يتغيّر.

المصطلحات العلمية

العربية	français	english
تكهرب بالدلك	Électrisation par frottement	Electrification by friction
تكهرب باللمس	Électrisation par contact	Electrification by contact
تكهرب بالتأثير	Électrisation par influence	Electrification by induction

كما وردت في المنهاج، بثلاث لغات

🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال تفسير: «فسّر ما حدث للمشط بعد دلكه»، أو «هل يتجاذب الجسمان أم يتنافران؟ علّل»، أو «سمِّ طريقة التكهرب». ثلاثة عناصر جاهزة: ① التفسير بالإلكترونات: الجسم الذي يفقد إلكترونات يصير موجبا، والذي يكتسبها يصير سالبا ② القاعدة: الشحنتان المتماثلتان تتنافران، والمتعاكستان تتجاذبان ؛ وطرق التكهرب ثلاث: الدلك، واللمس، والتأثير ③ انحفاظ الشحنة: ما يفقده جسم يكسبه جسم آخر بالضبط، والمجموع لا يتغيّر ؛ ويختلف الناقل عن العازل في انتقال الشحن عبره. ⛔ والخطأ الشائع: القول إنّ الدلك «يولّد» الكهرباء من العدم ؛ الدلك ينقل الإلكترونات من جسم إلى آخر، ولا يخلق شحنة. وخطأ ثانٍ: القول إنّ الجسم الموجب «اكتسب شحنات موجبة» ؛ الذي ينتقل هو الإلكترونات، فالموجب فقد إلكترونات.

خلاصة: الدلك يكهرب الجسم لأنّه ينقل الإلكترونات — الذي يفقدها يصير موجبا والذي يكتسبها يصير سالبا. ومن إشارة الشحنتين وحدها نتنبّأ بالسلوك: المتماثلتان تتنافران والمتعاكستان تتجاذبان. ويحدث التكهرب بثلاث طرق لا رابع لها: الدلك واللمس والتأثير. وفي كلّ حالة، الشحنة تنتقل ولا تفنى: ما يفقده جسم يكسبه جسم آخر بالضبط.

الصفحة 1/7