بحث عن القوة الكهربائية ، الكهرباء تدخل في أغلب استخدامات الحياة، بالكهرباء تنار الأضواء، وتغسل الملابس في الغسالة، ويحفظ الطعام في الثلاجة، ويؤدي الموظف عمله على الكمبيوتر وغيرها من الأمور الهامة التي لابد من الكهرباء كي تؤدي وظائفها بصورة طبيعية، وفي هذا المقال نتعرف على القوة الكهربائية على موسوعة.
تعريف القوة الكهربائية:
الفيزيائي الفرنسي تشارلز كولوم كان له عدد من الإسهامات في مجال الفيزياء المغناطيسية والكهربائية، واستطاع كولوم أن يقيس مقدار القوة الكهربائية بين جسمين مشحونين من خلال الأداة التي قام باختراعها والتي تعرف بميزان الإلتواء، وقد لاحظ انجذاب عدد من الكرات لبعضها البعض، وكذلك تنافر كرات بعضها عن بعض، مما يؤدي إلى اختلاف الشحنة التي تقوم الكرات بحملها في التجربة، وقد استطاع كولوم أن يستنتج أن مقدار قوة التنافر أو التجاذب تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين مركز الكرتين.
خصائص القوة الكهربائية:
إن مقدار القوة الكهربائية يتناسب طرديًل مع حاصل ضرب شحنتين.
إن مقدار القوة الكهربائية يتناسب عكسيًا مع مربع المسافة التي تفصل بين جسمين مشحونين.
قانون كولوم يكتب بشكل رياضي كالتالي: ق=أ(ش1ش2)/ف2، و(ق) تعبر عن القوة اكهربائية وتقاس بالنيوتن، و(أ) يعبر عن ثابت كولوم ومقداره هو 8.9875×109، ويقاس بالنيوتن.م2، كولوم2، و(ش1) تعتبر عن مقدار الشحنة الاولى، و(ش2) تعبر عن مقدار الشحنة الثانية، وتقاس الشحنة بالكولوم، و(ف) تعبر عن المسافة بين شحنتين وتقاس بالمتر.
القوة تكون قوة تنافر بين شحنتين عندما تكون الشحنتين متشابهتين الاثنان موجبان أو سالبان.
القوة تكون قوة تجاذب بين شحنتين عندما تكون الشحنتين مختلفتين واحدة موجبة وواحدة سالبة.
القوة الكهربائية تعتبر قوة محافظة.
وقانون كولوم لا يشتق من أي قانون آخر فهو يعد قانون تجريبي، وفي العداة يستعمل قانون كولوم مع الشحنات النقطية والتي تعبر عن جسم صغير جدًا مهمل من حيث الكتلة والأبعاد ولكنه يحتوي على الشحنة الكهربائية.
مثال على القوة الكهربائية:
القوة الكهربائية هي تلك القوة التي تحفظ البناء وتبقيه متماسك، فالإلكترونات السالبة تنجذب تجاه النواة الموجبة، وتكون النواة موجبة لاحتوائها على نيوترونات متعادلة وبرتونات موجبة، وتكون المحلصلة أنها موجبة، وعندما تقارن قوة الجاذبية بين النواة والإلكتونات فتكون صغيرة للغاية، وذلك لأن كتلة النواة والإلكترون تكون صغيرة، مع القوة الكهربائية التي بينهما نجد أن مقدار القوة الكهربائية يكون أكبر بدرجة كبيرة من مقدار قوة الجاذبية، ولذلك القوة الكهربائية تساهم في الحفاظ على تركيب الذرة.
مفاهيم كهربائية شائعة:
شحنة كهربائية: هي خاصية توجد في عدد معين من الجسيمات غير الذرية، وتسبب توليد للقوة الكهرومغناطيسية وتتفاعل معها، وتعتبر القوة الكهرومغناطيسية إحدى القوى الأربعة الأساسية بالطبيعة، والشحنة بالذرة تنشأ نتيجة البروتون والإلكترون بها، وهي عبارة عن كمية مخزنة، والشحنة التي توجد في النظام المعزولتبقى ثابتة مهما حدث تغييرات داخل ذلك النظام ويمكن أن تنتقل الشحنة بين الأجسام في النظام، إما من خلال الاتصال المباشر أو من خلال المرور عن طريق المادة الموصولة كالسلك.
مجال كهربائي: ينشأ عن طريق الجسم المشحون في الحيز المحيط به، كما يسبب قوة على الشحنات التي توجد في المجال، ويعمل المجال الكهربائي بين الشحنتين بذات الطريقة التي يعمل من خلالها مجال الجاذبية بين الكتلتين، والمجال الكهربائي يتمدد مثل مجال الجاذبية، إلى ما لا نهاية، وتظهر العلاقة بالتربيع العكسي مع المسافة.
جهد كهربائي: له ارتباط وثيق بالمجال الكهربائي، والشحنة الصغيرة التي توجد في المجال الكهربائي تواجه قوة، ويحتاج نقل الشحنة إلى نقطة مضادة للقوة إلى الشغل، والجهد الكهربائي هو الطاقة اللازمة لإحضار وحدة شحنة الاختبار بصورة بطيئة من بعد لا نهائي إلى تلك النقطة، والجهد الكهربائي يقاس بالفولت، وهو عبارة عن الجهد الذي يستهلكه مقدار من الشغل لإحضار كولوم من الشحنة الكهربائية اللانهائية، وفرق الجهد الكهربائي هو الطاقة اللازمة لكي تتحرك وحدة الشحنة بين النقطتين المحددتين، والمجال الكهربائي يتميز بأنه محافظ، والفولت يقاس به فرق الجهد الكهربائي.
تيار كهربائي: وهو حركة الشحنة الكهربائية، ويقاس بالأمبير، والتيار الكهربائي يتكون من جسيمات متحركة ومشحونة، والإلكترونات منتشرة بين الجسيمات تلك، وأي شحنة تتحرك يمكن أن تكون تيار كهربائي، وتيار موجب يعني التيار الذي يتدفق في نفس الاتجاه الذي تتدفق فيه أية شحنة موجبة يحملها، أو هو تيار متدفق من أقصى طرف سالب في الدائرة الكهربائية إلى أقصى طرف موجب بالدائرة، ويسمى ذلك بالتيار الاصطلاحي، وتكون حركة الإلكترونات السالبة حول الدائرة الكهربائية موجبة بالاتجاه الذي يقابل اتجاه الإلكترونات، فيتكون التيار الكهربائي من التدفق للجسيمات المشحونة في كلا الاتجاهين أو في واحد من الاتجاهين في ذات الوقت.
