الشحنةكهربائي هي ملكية لـ شيء، مثل معكرونة. تنشأ الشحنة الكهربائية العيانية للجسم من الاختلاف بين عدد البروتونات و الإلكترونات، في هذه الحالة نقول أن الجسم مشحون أو مكهرب.
من ناحية أخرى ، عندما تكون كمية الإلكترونات والبروتونات هي نفسها ، نقول إن الجسم محايد. لذلك ، حتى عندما تكون الأجسام محايدة ، لا تزال الشحنات الكهربائية متوازنة.
الشحنة الكهربائية تنشأ من الجسيمات دون الذرية: تحتوي البروتونات على أصغر شحنة موجبة ، بينما تحتوي الإلكترونات على أصغر شحنة سالبة. أنت النيوترونات، بدورها ، جزيئات محايدة كهربائيًا.
نظرةأيضا: أساسيات الكهرباء الساكنة
أنواع الشحنات الكهربائية
هناك نوعان من الشحنات الكهربائية ، و إيجابي و ال نفي. يتم تحديد كلاهما حصريًا بواسطة علامات جبرية ، وفقًا للاتفاقية ، يتم تعيين الشحنة الموجودة على الإلكترون بالعلامة السالبة والشحنة على البروتون الإشارة الموجبة.
هذه العلامات ، مع ذلك ، هي مجرد اعتباطيا. على سبيل المثال ، لن تكون هناك مشكلة إذا تم ، في مرحلة ما ، وصف الشحنة على الإلكترونات بالإشارة الموجبة وأصبحت الشحنة على البروتونات سالبة. المهم أن هاتين الشحنتين جذب عندما يكون برجك مختلفاوإلا فإنهم يميلون إلى صد بعضهم البعض.
خريطة ذهنية: الشحنة الكهربائية
* لتنزيل الخريطة الذهنية بصيغة PDF ، انقر هنا!
وحدة الشحن الكهربائي
وحدة قياس الشحنة الكهربائية هي كولوم (ج) كشكل من أشكال التكريم للفيزيائي الفرنسي تشارلز أوغستين دي كولوم (1736-1806) ، المسؤولة عن تحديد القانون الرياضي الذي يصف قوة التجاذب والتنافر بين الشحنات. ومع ذلك ، لم يتم سرد كمية كولوم كواحدة من الكميات الأساسية لـ النظام الدولي للوحدات.
في الواقع ، إنه ملف عظمة مشتقة من أمبيرويستخدم ل قياسات التيار الكهربائي. يعادل كولوم الشحنة الكهربائية مقدار الشحنة التي يحملها تيار كهربائي قدره 1 أمبير خلال فترة زمنية تبلغ 1 ثانية. لذلك نقول ذلك 1.0 ج يعادل 1.0 أ.
نظرةأيضا: قانون كولوم
توضيح
الشحنة الكهربائية محددة، بمعنى ، يتم تحديد معامل الحمل للجسم بواسطة أ عدد صحيح مضاعف من كمية البضائع: أ الشحنةأساسي. الشحنة الأساسية (و) هي أصغر شحنة كهربائية موجودة في الطبيعة ، وهي الشحنة التي يمكن العثور عليها في البروتونات والإلكترونات ، ومعاملها تقريبًا 1,6.10-19 ج.
كيفية حساب
بناءً على معامل الحمل الأساسي ، من الممكن معرفة ماهية عدد الإلكترونات المفقود أو الزائد لكي يقدم الجسم شحنة كهربائية معينة ، لاحظ:
س - إجمالي الشحنة الكهربائية (C)
لا - عدد الإلكترونات المفقودة أو الزائدة
و - الشحنة الكهربائية الأساسية (1.6.10-19 ج)
باستخدام تكميم الشحنات الكهربائية، يتمثل ب الصيغة السابقة، يمكننا حساب كمية الإلكترونات المفقودة أو الزائدة اللازمة لإنتاج شحنة كهربائية إجمالية قدرها 1.0 درجة مئوية في الجسم:
تظهر النتيجة الأخيرة أنه لكي يتم تحميل الجسم بـ 1.0 درجة مئوية ، من الضروري أن يتم تحميلها تمت الإزالة 6.25.1018 الإلكترونات من ذراته. لذلك ، من السهل ملاحظة أن 1.0 درجة مئوية من الشحنة الكهربائية هي أ كمية ضخمة من تلك التهمة.
نظرًا لقوى التجاذب والتنافر بين الشحنات الكهربائية ، فمن الطبيعي أن تسعى جميع الهيئات إلى حالة الكهربة بأقل طاقة ممكنة ، أي معظم الجثث التي حولنا محايد كهربائيًا. لكي يصبح الجسم مشحونًا كهربائيًا ، يجب أن يتلقى أو يتبرع بالإلكترونات لمحيطه.
علاوة على ذلك ، لا يمكن كهربة الجسم عن طريق تمزيقه أو تزويده بالبروتونات ، لأن هذه الجسيمات أكبر بحوالي 1840 مرة من الإلكترونات ، بالإضافة إلى ارتباطها بقوة بالبروتونات الأخرى في النواةالذري. لذلك ، لكي يتلقى الجسم أو يتبرع بالإلكترونات ، يجب أن يعاني على الأقل واحدًا من الثلاثة عمليات الكهربة: احتكاك, اتصل أو استقراء.
نظرةأيضا: ما هو المجال الكهربائي?
كيف تعرف الشحنة الكهربائية للذرة
تكون الذرات محايدة بشكل عام ، لذا فإن شحنتها الكهربائية الكلية تكون كذلك باطل. ومع ذلك ، إذا كانت الذرات مؤينوعند انفصال إلكتروناتهم ، فإنهم سيقدمون شحنة كهربائية موجبة ، بسبب نقص الإلكترونات أو زيادة البروتونات.
تسمى الذرات موجبة الشحنة الايونات الموجبة، بينما تسمى الذرات التي تستقبل الإلكترونات وتصبح سالبة الأنيونات. يمكننا تحديد الشحنة الكهربائية لنواة الذرة أو الغلاف الكهربائي من خلال الخاص بك العدد الذري Z.
في المثال التالي ، نحسب الشحنة الكهربائية لنواة الهيليوم (جسيم α ، Z = 2) ، التي تحتوي على بروتونين ونيوترونين:
تمارين حلها
السؤال رقم 1) أثناء عملية الكهربة ، يتلقى الجسم كمية 2.0.1015 الإلكترونات ، التي تصبح مشحونة كهربائيًا ، بشحنة كهربائية من:
أ) 3.2.10-4 ج
ب) 1.6.10-18 ج
ج) 3.2.10-5 ج
د) 0.32.10-5 ج
هـ) 320.10-1 ج
تعليق: الحرف ا
القرار:
دعنا نستخدم صيغة تكميم الشحنة الكهربائية ، لاحظ:
بعد استبدال القيم الواردة في العبارة في الصيغة ، نجد أن الشحنة الكهربائية للجسم بعد الكهرباء ستكون 3.2.10-4 ج. لذلك ، البديل الصحيح هو الحرف A.
السؤال 2) جسم لديه 1.2.103 الإلكترونات أقل من البروتونات. أوجد علامة ومقدار الشحنة الكهربائية لهذا الجسم.
أ) سلبي 0.92.10-13 ج
ب) إيجابي ، 1.92.10-13 ج
ج) سلبي ، 1.92.10-16 ج
د) إيجابي ، 1.92.10-16 ج
هـ) سالب 1.6.10-14 ج
تعليق: حرف د
القرار:
لحساب الشحنة الكهربائية لهذا الجسم ، فقط ضع في الاعتبار الفرق بين عدد البروتونات والإلكترونات ، لاحظ:
كما هو موضح في البيان ، يحتوي الجسم على عدد من البروتونات أكثر من عدد الإلكترونات ، لذلك ستكون شحنته موجبة.
السؤال 3) حدد عدد الإلكترونات التي يجب إزالتها من الجسم حتى تصل شحنتها الكهربائية إلى 6.4 درجة مئوية.
أ) 4.0.1015 الإلكترونات
ب) 4.0.1019 الإلكترونات
ج) 2.5.1018 الإلكترونات
د) 3.5.1021 الإلكترونات
هـ) 1.6.1012 الإلكترونات
تعليق: حرف الباء
القرار:
يطلب منا التمرين إيجاد عدد الإلكترونات ، لذلك سنفعل الحساب التالي:
بناءً على دقة التمرين ، نجد أنه من الضروري إزالة 4.0.1019 إلكترونات الجسم ، بحيث تكون شحنتها الكهربائية 6.4 درجة مئوية.
بي. رافائيل هيلربروك