شحن الاجسام بطريقة الدلك

مفهوم شحن الاجسام:

وصفت الذرة بأنها نواة صغيرة وكثيفة من البروتونات الموجبة الشحنة والنيوترونات المحايدة، محاطة بقذائف من الإلكترونات سالبة الشحنة، حيث ترتبط البروتونات بإحكام داخل النواة ولا يمكن إزالتها بالقياسات العادية، وبينما تنجذب الإلكترونات إلى بروتونات النواة، فإن إضافة الطاقة إلى الذرة يمكن أن تقنع الإلكترونات بترك ذرة.

وبالمثل يمكن إقناع الإلكترونات الموجودة داخل ذرات المواد الأخرى بترك غلافها الإلكتروني الخاص بها وتصبح أعضاءً في غلاف الإلكترونات لذرات أخرى من مواد مختلفة، وباختصار الإلكترونات مهاجرة، حيث تتحرك باستمرار ومستعدة دائمًا لتجربة بيئة ذرية جديدة.

كل الأشياء تتكون من هذه الذرات، بحيث الإلكترونات الموجودة داخل الكائنات عرضة للتحرك أو الهجرة إلى كائنات أخرى، إن عملية ترك الإلكترون لشيء مادي ليقيم (ربما بشكل مؤقت فقط) في جسم آخر هو حدث يومي شائع، حتى أثناء قراءة كلمات صفحة الويب هذه من المحتمل أن تتحرك بعض الإلكترونات عبر الشاشة وتلتزم بملابس القارىء (بافتراض استخدام هذا المورد عبر الإنترنت) (وارتداء الملابس).

عند المشي عبر السجادة باتجاه باب الغرفة، فمن المحتمل أن تنزع الإلكترونات من ذرات الحذاء وتنتقل إلى ذرات السجادة ومع سقوط الملابس في المجفف، من المحتمل جدًا أن تتحرك الإلكترونات الموجودة على قطعة واحدة من الملابس من ذرات الملابس إلى ذرات قطعة أخرى من الملابس وبشكل عام، ولكي تنتقل الإلكترونات من ذرات مادة إلى ذرات مادة أخرى يجب أن يكون هناك مصدر للطاقة ودافع ومسار منخفض المقاومة.

يكفي أن نقول إن الأجسام المشحونة تحتوي على أعداد غير متساوية من البروتونات والإلكترونات، بحيث أن الأجسام المشحونة لها خلل في الشحن، فإما إلكترونات سالبة أكثر من البروتونات الموجبة أو العكس، أما الأجسام المحايدة لها توازن شحنة، وهذا يعني أعداد متساوية من البروتونات والإلكترونات.

يمكن تطبيق المبدأ المذكور للذرات على الأشياء، فالأجسام التي تحتوي على إلكترونات أكثر من البروتونات يتم شحنها سالبًا؛ أما الأجسام التي تحتوي على إلكترونات أقل من البروتونات يتم شحنها بشكل إيجابي، في الأجسام المشحونة كهربائيًا مقابل الأجسام المحايدة كهربائيًا، يتم إهمال النيوترون إذ لا تلعب النيوترونات دورًا محايدًا كهربائيًا، ولن يكون لوجودهم (أو غيابهم) أي تأثير مباشر على ما إذا كان الجسم مشحونًا أم غير مشحون، يختصر دورهم في الذرة بأنه هو مجرد توفير الاستقرار للنواة.

قياس شحنة الجسم:

إن شحنة الجسم هي كمية قابلة للقياس، مثل الكتلة، وغالبًا ما يتم التعبير عن الشحنة التي يمتلكها جسم ما باستخدام الوحدة العلمية المعروفة باسم كولوم، تمامًا كما تقاس الكتلة بالجرام أو الكيلوجرام، وتقاس الشحنة بوحدات كولوم (اختصار C).

نظرًا لأن كولوم واحد للشحن عبارة عن كمية كبيرة بشكل غير طبيعي من الشحنة، فإن وحدات ميكرو كولوم (µC) أو نانوكولوم (nC) تستخدم بشكل أكثر شيوعًا كوحدة لقياس الشحنة ولتوضيح حجم 1 كولوم، سيحتاج الجسم إلى زيادة قدرها 6.25 × 10¹⁸ إلكترونًا لشحن إجمالي قدره -1 C، وبالطبع فإن الجسم الذي يحتوي على نقص قدره 6.25 × 10¹⁸ إلكترونًا سيكون له شحنة إجمالية قدرها +1 C.

شحنة الإلكترون الواحد هي -1.6x 10 ^-19 كولوم. شحنة البروتون الواحد هي +1.6x 10 ^-19 كولوم، وتعكس كمية الشحنة على جسم مقدار عدم التوازن بين الإلكترونات والبروتونات على هذا الجسم وبالتالي، لتحديد الشحنة الكلية لجسم موجب الشحنة (جسم به زيادة في البروتونات)، يجب على المرء أن يطرح العدد الإجمالي للإلكترونات من العدد الإجمالي للبروتونات.

تنتج هذه العملية عدد البروتونات الزائدة، ونظرًا لأن بروتونًا واحدًا يساهم في شحنة مقدارها +1.6 × 10 ^-19 كولوم في الشحن الكلي للذرة، يمكن حساب الشحنة الإجمالية بضرب عدد البروتونات الزائدة في +1.6 × 10 ^-19 كولوم، إذ يتم استخدام عملية مماثلة لتحديد الشحنة الإجمالية لجسم سالب الشحنة (جسم به إلكترونات زائدة)، باستثناء أنه يتم طرح عدد البروتونات أولاً من عدد الإلكترونات.

إن الجسم المحايد كهربائيًا هو جسم له توازن بين البروتونات والإلكترونات في المقابل، يحتوي الجسم المشحون على خلل في البروتونات والإلكترونات، وتحديد كمية الشحنة على مثل هذا الكائن ينطوي على عملية العد؛ تتم مقارنة العدد الإجمالي للإلكترونات والبروتونات لتحديد الفرق بين عدد البروتونات والإلكترونات، حيث يتم ضرب هذا الاختلاف في 1.6 × 10 ^-19 كولوم لتحديد الكمية الإجمالية للشحنة على الجسم، ويتم تحديد نوع الشحنة (موجبة أو سالبة) حسب ما إذا كانت البروتونات أو الإلكترونات زائدة.

طريقة التكهرب بالدلك:

عند فرك مسطرة بلاستيكية على كنزة من الصوف فسيصبح كلا الجسمين مشحونًا، إذ يحدث عند تلامس قطعة الصوف مع البالون انتقال عدد من الالكترونات من قطعة الصوف الى قطعة البلاستيك مما يزيد عدد الالكترونات عندها، فتصبح اكثر من عدد البروتونات مما يجعل شحنتها سالبة الشحنة، وعند انتقال الالكترونات من قطعة الصوف فان عددها يقل في قطعة الصوف مقابل عدد البروتونات فيها مما يكسبها شحنة موجبة.

وكذلك الأمر بالنسبة الى الشحنات الكهربائية الموجبة من دلك ساق الزجاج بالحرير، حيث تنفصل الالكترونات من الزجاج لتذهب الى الحرير فيصبح الزجاج موجب الشحنة.

العلماء رتبوا المواد حسب قدرتها على الاحتفاظ بالكتروناتها أو لخسارتها، حيث أطلق على هذا الترتيب (متسلسلة الدلك الكهربائي)، بحيث إذا دلكت مادتين معاً، فإن المادة في أعلى السلسلة تفقد الكترونات وتصبح موجبة والمادة في أسفله تكتسب الإلكترونات وتصبح سالبة.