تعريف الشحنة الكهربائية

تعريف الشحنة الكهربائية

تُعرف الشحنة الكهربائية بأنّها إحدى الخصائص التي تحملها جزيئات المادة، والتي لها الأهميّة في تأثُّر جزيئات المادة بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية المُحيطة، وتتكوّن الشحنة الكهربائية من نوعين رئيسيين ينفصل كل منهما عن الآخر في الطبيعة وهما؛ شحنة كهربائية موجبة، وشحنة كهربائية سالبة، وتُؤثر الشحنات الكهربائية على بعضها البعض بقوتين أساسيتين هما كالآتي:^[١]

• قوة التجاذب: تتكوّن قوة التجاذب بين الشحنات القريبة من بعضها البعض عند اختلاف نوع الشحنات؛ أي أن تكون إحداهما شحنة موجبة، والأُخرى شحنة سالبة.

قوة التنافر: تتكوّن قوة التنافر بين الشحنات القريبة من بعضها البعض عند تشابه نوع الشحنات؛ أيّ أن تكون جميع الشحنات موجبة، أو جميعها سالبة.

خصائص الشحنة الكهربائية

تتخذ الشحنة الكهربائية العديد من الخصائص أهمها ما يأتي:^[٢]

• الشحنة الكهربائية مُكمّاة: ينُص مبدأ تكميم الشحنة على أنّ شحنة الجسم تُساوي عدد صحيح من مضاعفات شحنة الإلكترون؛ بحيث لا يُمكن أن يُوجد جسم مشحون بربع شحنة الإلكترون، أو نصفها، أو أيّ عدد كسري منها، وتُساوي قيمة شحنة الإلكترون 1.602×10^-19 كولوم.
• الشحنة الكهربائية محفوظة: تتواجد الشحنات الكهربائية في الكون بشكل دائم، إذ لا يمكنها أن تفنى أو تُستحدث، بحيث تبقى كما هي ويمكن للشحنة أن تنتقل من شكل إلى آخر أو تندمج الشحنات فيما بينها، لكن تبقى الكمية الإجمالية للشحنة ثابتة دون تغيير.

أنواع الشحنة الكهربائية

تنقسم الشحنات الكهربائية إلى قسمين نذكرهما فيما يأتي:^[٣]

• شحنة كهربائية موجبة: يتخذ الجسم الشحنة الموجبة (+) عندما تكون عدد البروتونات أكبر من عدد الإلكترونات التي يحتويها الجسم.
• شحنة كهربائية سالبة: يتخذ الجسم الشحنة السالبة (-) عندما تكون عدد البروتونات أقل من عدد الإلكترونات التي يحتويها الجسم.
• جسم متعادل الشحنة: يكون الجسم مُتعادلاً؛ عندما تتساوى قيمة الشحنات السالبة مع الشحنات الموجبة فيه، بحيث تُلغي كل منهما الأُخرى.

طريقة حساب الشحنة الكهربائية

يُمكن حساب الشحنة الكهربائية باستخدام العديد من القوانين والمعادلات، من أهمها قانون كولوم، الذي يُعبر عن مقدار القوة الكهربائية الناجمة ما بين الشحنات الكهربائية، ويُمكن حساب القوة الكهربائية ما بين شحنتين كهربائيتين عند الأخذ بمقدار كل من الشحنتين (ش₁) و(ش₂)، بالإضافة للمسافة التي تفصل بينهما (ف)، ويُمكن التعبير عن قانون كولوم بالمعادلة الآتية:^[٤]

ق= ثابت كولوم (أ) × (ش₁ × ش₂) / (ف)²؛ تُساوي قيمة ثابت كولوم (أ) مقداراً ثابتاً وهو: 9×10⁹ (نيوتن . متر² / كولوم² )

حساب الشحنة في الدوائر الكهربائية

يُمكن حساب الشحنة في الدوائر الكهربائية باستخدام العديد من الطرق بحسب المُعطيات المتوفّرة، ولحساب الشحنة الكهربائية يمكن اتّباع ما يأتي:^[٥]

• علاقة التيار مع الزمن: يُمكن حساب الشحنة الكهربائية عند معرفة كمية التيار المُتدفق خلال فترة زمنية محددة باستخدام العلاقة الآتية: الشحنة = التيار الكهربائي× الزمن.
• قانون أوم: يُمكن تطبيق قانون أوم لحساب الشحنة في الدوائر الكهربائية من خلال حساب التيار الكهربائي باستخدام قانون أوم، ثم تعويض الناتج في علاقة التيار مع الزمن إن وجد الزمن، ويمكن التعبير عن قانون أوم بالعلاقة الآتية: الجهد الكهربائي = التيار الكهربائي × المقاومة الكهربائية.
• علاقة فرق الجهد مع الشغل: يُمكن حساب الشحنة الكهربائية بشكل مباشر حسب العلاقة الآتية: الشحنة = الشغل/ الجهد الكهربائي.

المراجع

1. ↑ "Electric charge", britannica, 26/2/2021, Retrieved 12/6/2021. Edited.
2. ↑ Jim Lucas (18/12/2015), "What Is Electric Charge?", livescience, Retrieved 12/6/2021. Edited.
3. ↑ "Electric Charge", byjus, Retrieved 12/6/2021. Edited.
4. ↑ S. Hussain Ather (17/9/2019), "How to Calculate Electrical Charge", sciencing, Retrieved 13/6/2021. Edited.
5. ↑ S. Hussain Ather (17/9/2019), "How to Calculate Electrical Charge", sciencing, Retrieved 13/6/2021. Edited.