الظواهر الكهربائية › التكهرب - الشحنة الكهربائية
نموذج الذرة والشحنة الكهربائية: الدقائق، وحدة الشحنة، انتقال الشحن
- وصف نموذج الذرّة: نواة مركزية ودقائق تدور حولها في مدارات مختلفة
- التمييز بين البروتون والنيوترون والإلكترون بشحنة كلّ منها وكتلته
- تفسير تعادل الذرّة كهربائيا بحساب شحنتها الإجمالية
- استعمال الكولوم وحدة لقياس الشحنة، وربط الشحنة الكلّية بعدد الشحن الابتدائية
- التمييز بين جسم ناقل وجسم عازل انطلاقا من الإلكترونات الحرّة
- أنّ الجسم يتكهرب بالدلك فيصير موجبا أو سالبا
- أنّ الشحنتين المتماثلتين تتنافران والمتعاكستين تتجاذبان
- أنّ المادّة تتكوّن من ذرّات
بنية الذرّة
جميع المواد، على اختلافها، تُبنى من وحدات صغيرة جدّا تسمّى الذرّات. وتتكوّن كلّ ذرّة من نواة مركزية، ومن دقائق تدور حولها في مدارات مختلفة.
- النواة: تقع في المركز، وتحتوي على دقائق موجبة الشحنة تسمّى البروتونات، وعلى دقائق أخرى لا تحمل أيّ شحنة تسمّى النيوترونات.
- المحيط الخارجي: تتحرّك فيه، في مدارات مختلفة، دقائق سالبة الشحنة تسمّى الإلكترونات.
انظر إلى الشكل: المدارات ليست كلّها في مستوى واحد، بل تتقاطع في مستويات مختلفة، والنواة كتلة متراصّة صغيرة جدّا في المركز.
الدقائق الثلاث: الشحنة والكتلة
- البروتون: اسمه مأخوذ من مقطع يعني «الأصل» أو «الأساس»، لأنّه المكوّن الأوّلي للذرّة والمسؤول عن خواصّها. يحمل شحنة موجبة، وهو ثقيل الوزن.
- النيوترون: اسمه يدلّ على التعادل، فهو لا يحمل أيّ شحنة. وهو أثقل دقائق الذرّة، إذ يفوق وزنه وزن البروتون بمقدار ضئيل جدّا.
- الإلكترون: اسمه مأخوذ من مقطع يعني «كهربائي». يحمل شحنة سالبة تعادل بالضبط شحنة البروتون الموجبة، أمّا وزنه فخفيف جدّا: نحو جزء واحد من 1836 من وزن البروتون.
| الدقيقة | الرمز | الشحنة (C) | الكتلة (kg) |
|---|---|---|---|
| البروتون | p+ | +1,6 × 10⁻¹⁹ | 1,67 × 10⁻²⁷ |
| النيوترون | n | 0 | 1,67 × 10⁻²⁷ |
| الإلكترون | e− | −1,6 × 10⁻¹⁹ | 9,11 × 10⁻³¹ |
الشحنة الإجمالية للذرّة
في الذرّة المستقرّة يكون عدد الإلكترونات مساويا تماما لعدد البروتونات. فلنحسب إذن شحنتها الكلّية، وهي مجموع شحنة بروتوناتها وشحنة إلكتروناتها:
فإذا فقدت بعض ذرّات الجسم عددا من إلكتروناتها اختلّ هذا التوازن، فصار الجسم موجب الشحنة؛ وإذا اكتسبت عددا من الإلكترونات صار الجسم سالب الشحنة. هذا هو أصل الشحنة التي رأيتها تظهر بالدلك.
وحدة قياس الشحنة الكهربائية
تُقاس كمّية الشحنة الكهربائية بوحدة تسمّى الكولوم، وهي الوحدة المعيارية لقياس الشحنة في النظام العالمي للوحدات. والشحنة قيمة قياسية، أي أنّها تُعطى بعدد فقط، لا باتّجاه.
نأخذ ذرّة مستقرّة تحتوي نواتها على 8 بروتونات.
🎯المطلوب: احسب الشحنة الإجمالية لإلكترونات هذه الذرّة، ثمّ استنتج شحنتها الكلّية.
الذرّة مستقرّة، فعدد إلكتروناتها يساوي عدد بروتوناتها.
نضرب عدد الإلكترونات في شحنة الإلكترون الواحد.
ونفعل الشيء نفسه مع البروتونات، وشحنتها موجبة.
جسم كان متعادلا، ثمّ فقد عددا من الإلكترونات عند دلكه.
🎯المطلوب: حدّد إشارة شحنة هذا الجسم بعد الدلك، ثمّ احسب قيمتها.
الجسم فقد شحنات سالبة، فبقي فيه فائض من الموجب.
نضرب عدد الإلكترونات المفقودة في الشحنة الابتدائية.
نريد أن نعرف ما يمثّله الكولوم على مستوى الدقائق.
🎯المطلوب: احسب عدد الشحن الابتدائية التي تكوّن شحنة قدرها كولوم واحد.
ننطلق من العلاقة التي تربط الشحنة الكلّية بعدد الشحن الابتدائية، ونستخرج منها العدد.
نعوّض الشحنة الكلّية بكولوم واحد.
انتقال الشحن داخل المادّة الصلبة
لا تنتقل الشحنات الكهربائية في كلّ المواد بالسهولة نفسها، وتُصنَّف المواد بحسب قابليتها للتوصيل الكهربائي:
- المواد الموصلة (النواقل): كلّ جسم تنتقل خلاله الشحنات الكهربائية في الحال، بسبب وجود إلكترونات حرّة الحركة في ذرّاته، كالحديد والنحاس والألمنيوم والزئبق، أي المعادن بصفة عامّة.
- المواد رديئة التوصيل، وتسمّى العوازل: كلّ جسم لا تنتقل خلاله الشحنات الكهربائية في الحال، بسبب قلّة الإلكترونات الحرّة فيه، كالورق الجافّ والخشب الجافّ.
وهذا ما يفسّر تركيب السلك الكهربائي: نحاس في الداخل لأنّه ناقل، وغلاف عازل حوله يمنع الشحنة من الخروج.
| العربية | français | english |
|---|---|---|
| البروتون | proton | Proton |
| النيوترون | neutron | Neutron |
| الإلكترون | électron | Electron |
| الكولوم | coulomb | Coulomb |
Page 1/9
© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net