الموسوعة العربية

ابحث عن أي موضوع يهمك

شرح قانون كولوم

بواسطة: نشر في: 25 نوفمبر، 2021
mosoah
شرح قانون كولوم

شرح قانون كولوم كان من القوانين التي تحسب القوى الكهربائية التي سوف تؤثر على القوة الكهربائية والتي لها تأثير على الشحنات الكهربائية، كما يتم اكتشاف القوانين لعلم الفيزياء الفرنسي شارل أوغستان دي كولوم بالنهايات في القرن الثامن عشر والذي كان يُسمى هذا القانون باسمة، استعان كولوم بجهاز كان يُسمى الميزان وكان الغرض من استخدامه الوصول إلى القانون وكما أنه وُجدَ تكون قوة كهربائية كانت بين الجسيمات، سيقوم موقع موسوعة بالحديث المُفصل عن هذا القانون والأفكار العلمية له.

شرح قانون كولوم

كان هذا القانون ينص على أن القوة الكهربائية المُتبادلة بين الشحنات الكهربية تتناسب طردياً مع مقدار تلك الشحنتين وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة التي كانت تفصل بينهما.

  • كان هذا يعني أن أي جسمين مشحونين أو شحنتين كهربائيتين سوف تؤثر كلاً منهما على الأخرى بقوة كهربائية متساوية.
  • لكن اتجاه التأثير سيكون عكسياً وكان هذا راجع على حسب القانون الخاص بنيوتن الثالث.
  • كان ينص على أن لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومُضاد له بالاتجاه، منه كان من الممكن التفكير بتأثير الشحنة الأولى على قوة رد الفعل.
  • كان رد الفعل هو التأثير الذي كان يطرأ على الشحنة الثانية والتي كانت على القوة الأولى فمن الممكن أن يكون هذا اتجاه لتأثير عكس الاتجاه بقوة الفعل.
  • كما أنها تتأثر تلك القوة بالعديد من العوامل التي كانت كما يلي:
    • مقدار كلاً من الشحنتين الكهربيتين على إحداث علاقة طردية.
    • سماحية الوسط الكهربائي والتي تجد أنه يرمز بالرمز ε وبعلاقة عكسية.
    • بالإضافة إلى مربع المسافة التي كانت بين الشُحنتين وبعلاقة عكسية.

الصيغة الرياضية لقانون كولوم

  • يمكنك أن تُعبر عن هذا القانون بشكل رياضي كما سيتم التوضيح بما يلي :
    • ق = أ (شـ1 شـ2) / ف²
  • حيث أن تلك الرموز تقوم بتشكيل ما يلي :
  • ق و F : هي القوة الكهربائية التي تكون ناشئة بين جسمين ويتم قياسها بوحدة نيوتن.
  • أ و A : هو ثابت التناسب الذي تكون وحدته نيوتن في المتر المربع لكل كولوم مربع وهو هذا المقدار يُعتمد على السماحية بالوسط الكهربي.
  • شـ1 شـ2 و q1 q2 : هو مقدار الشحنة الأولى والشحنة الثانية والتي يقوم القانون بتحديدها ووحدتها كولوم.
  • ف و d : هي المسافة الفاصلة بين كلاً من الشحنتين ووحدتها تكون مقاسه بالمتر.
  • يمكنك كذلك أن تكتب هذا القانون بصيغة تفصيلية وكانت بناء عن كل ما سيلي :
    • ق = 1/(4πε) × (شـ1 شـ2) / ف²

تحليل قانون كولوم

كان وفق قانون كولوم أن هنالك ثلاث مُتغيرات كانت تؤثر على القوة الكهربية وهي شحنتين وكانت المسافة التي بينهم مقدارها وحدة الأمتار، كان هذا وفق ما يلي :

  • اتجاه القوة الكهربائية يعتمد على ما إذا كانت تلك الأجسام المشحونة وبشحنة مماثلة أو معاكسة فتلك الشحنتان سالبتان أو موجبتان تتنافران.
  • كذلك تعمل على التجاذب فيما بينهم على طول الخط الذي كان يفصل بين الشُحنتين وبشكل مُستقيم، فالتلامس لا يحدث.
  • حجم القوة العكسية يختلف على حسب مربع المسافة التي بين الشُحنتين وهذا يعني أنه إن تضاعفت المسافة بين الشحنات فإن تلك الخاصية بالتجاذب أو بالتنافر سوف تضعُف للربع، كذلك إن اقتربت الشحنات بمقدار 10 مرات فسوف تزداد حجم تلك القوة.

مفهوم الشحنة الكهربائية

  • الشحنة هي اكتساب الإلكترونات أو فقدانها حيث أنها تُعتبر من الخصائص الفيزيائية للمادة وكذلك هي تتكون أيضاً من مجموعة من الذرات والتي طالما أن تلك الذرات لها شحنات مُتساوية.
  • كذلك هي في طبيعتها عندما تكون عدد البروتينات الموجودة مساوية للسالب وكانت تلك عندما يعتمد على عدد الإلكترونات والنبضة المُحايدة و بالذات عندما يفقد الجسم الإلكترونات.
  • تزداد عدد الشحنات السالبة وكما تم الذكر بالفقرة السابقة أن شحنة كولوم هي وحدة قياس.

خصائص الشحنة الكهربية

  • الشحنة لها العديد من الخصائص التي كان من أهمها أن الشحنة هي مُضاعف الشحنة الإلكترونية وهذا ما يعني أن الشحنة تساوي عدد صحيح مضروب بشحنة الإلكترونات.
  • هناك ثلاث أنواع أساسية من الشحنات وهي التي كانت شحنات موجبة وشحنات محايدة كانت مثل النيوترونات والفوتونات.
  • كان الجزء الثالث من الشحنات السالبة مثل الإلكترونات.

أنواع الشحنة الكهربائية

الثابت بعلم الفيزياء هو القيمة التي لا تتغير وكان من بين الثوابت بعلم الفيزياء هو نوع الشحنات الكهربائية التي تمتلك الجسيمات بالمادة دون الذرية.

  • الشحنة الموجبة هي التي تمتلك البروتونات حيث أنه عندما يكون للجسم شحنة موجبة فإن هذا يعني أن هذا الجسم يحتوي على عدد من البروتونات بنسبة أكبر من عدد الإلكترونات.
  • الشحنة السالبة هي التي تمتلك الإلكترونات حيث أنه عندما يكون للجسم شحنة سالبة فإن هذا يعني أنه يحتوي على إلكترونات أكثر من البروتونات.
  • الشحنة المُحايدة التي تحمل القيمة الصفرية وكذلك تمتلكها النيوترونات عندما يكون هناك عدد مُتطابق من تلك الشحنات الموجبة وكذلك السالبة فإن تلك الشحنات سوف تُلغي بعضها بعضاً والجسم سوف يُصبح مُحايد.

تطبيقات حياتية على قانون كولوم

هنالك الكثير من التطبيقات اليومية وأخرى تكنولوجية لقانون كولوم ومن خلال تلك التطبيقات ما سيتم ذكره بما يلي :

الطلاء الإلكتروستاتيكي

  • هذا القانون يُستخدم أثناء عملية طلاء الأسطح المعدنية التي تكون مثل السيارات.
  • كذلك يقوم على مبدأ رد رش الرذاذ للطلاء والذي يحمل الشحنات الموجبة على الأسطح التي يُراد طلاؤها.
  • هذا ما يؤدي إلى التوزيع المُنتظم على الأسطح التي يُراد طلائها والتي تحمل كذلك شحنات سالبة.

ذوبان ملح الطعام في الماء

  • ملح الطعام هو مُركب قطبي من الممكن أن يؤدي لتفاعل يُسمى تفاعل إلكتروستاتيكي ويكون بين أيونات المُذاب والمُذيب السالب والموجب.

قضيب الزجاج المشحون

  • عندما تقوم بفرك قضيب زجاج بأحد أنواع القماش التي كانت كالصوف أو كانت كالحرير.
  • كذلك يكسب شحنة كهربائية وكذلك يُصبح ذو صفات كهربائية وكذلك يتفاعل بقوى التجاذب وأيضاً التنافر مع الأجسام.

تنقية الهواء الإلكتروستاتيكي

  • جزيئات الأغبرة تتأين وكذلك الدخان الذي يكون موجود بالهواء من خلال مرورها عبر الخلية الكهربائية والتي تكون مشحونة فتُشحن تلك الجزيئات.
  • كذلك تدخل تلك عبر الأغبرة والأدخنة إلى وحدة قد تحمل الشحنات الكهربائية المُختلفة.
  • كذلك تنشأ قوى تجاذب من الممكن أن تؤدي لتجميع تلك الشحنات الكهربائية التي كانت مُخالفة فتنشأ قوى التجاذب.

شحن مشط الشعر

  • عندما تقوم بتمرير المشط على الشعر فإنه سوف يكتسب شحنة كهربائية وهذا حتى يُصبح قادر على جذب الجسيمات الأخرى الصغيرة.

الطباعة الجافة

  • تلك هي الطريقة التي تعتمد بشكل أساسي على الزيادة بالتوصيل الكهربي للمواد وذلك عندما تتعرض لشحنات مُتعاكسة.

انتهينا من الحديث عن قانون كولوم حيث تناولنا شرح قانون كولوم بجانب الحديث عن الكثير من المعلومات مثل الصيغة الرياضية وقمنا بعمل تحاليل للقانون وشرح مُفصل له، تم بالنهاية ذكر بعض التطبيقات الخاصة به.

كما يُمكنك قراءة المزيد من المواضيع عبر الموسوعة العربية الشاملة :