شحنة كهربائية: الفرق بين النسختين

تم إضافة 9٬080 بايت ، ‏ قبل سنة واحدة
لا يوجد ملخص تحرير
(شريط بوابة)
{{مصادر أكثر|تاريخ=ديسمبر 2017}}
{{كهرومغناطيسية}}
 
[[ملف:VFPt charges plus minus thumb.svg|تصغير|يسار|300px|[[مجال كهربائي|المجال الكهربائي]] لشحنتين، إحداهما سالبة والأُخرى موجبة.]]
'''الشحنة الكهربائية''' هي [[خاصية فيزيائية]] للمادة، وهي مصدر [[القوة الكهرومغناطيسية]] في الطبيعة، وهناك نوعان من الشحنة الكهربية: الشحنة الموجبة والشحنة السالبة، تحمل الجسيمات شحنة سالبة أو موجبة أو متعادلة، وتحمل [[الإلكترونات]] شحنات سالبة و[[البروتونات]] شحنات موجبة، و[[النيوترونات]] شحنات متعادلة، كما أن هناك جسيمات أخرى تحمل شحنات وكل هذه الشحنات تكون إما سالبة أو موجبة أو متعادلة (بدون شحنة).<ref>[http://www.sparkmuseum.com/BOOK_DUFAY.HTM Two Kinds of Electrical Fluid: Vitreous and Resinous – 1733. Charles François de Cisternay DuFay (1698–1739)]. sparkmuseum.com</ref> وهي عبارة عن دقائق صغيرة جدا لا ترى بالعين المجردة تتنقل عبر اسلاك وأجهزة كهربائية وتشكل ما يسمى بالتيار الكهربائي.
 
'''الشحنة الكهربائية''' هي خاصية [[فيزياء|فيزيائية]] مرتبطة بالمادة والتي تجعلها تحت قوة عند وضعها في [[مجال كهرومغناطيسي|مجال كهرومغناطيسي]]. هناك نوعان من الشحنات الكهربائية: موجبة وسالبة (غالبا ما تكون محمولة على [[البروتونات]] و[[الإلكترونات]] على الترتيب). الشحنات المتشابهة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. ويُشار إلى الجسيم الذي يفتقر إلى الشحنات بأنه متعادل. وحدة الشحنة الكهربائية طبقا [[نظام الوحدات الدولي|لنظام الوحدات الدولي]] هي [[الكولوم]]. في الكهربية الهندسية عادة ما يتم استخدام أمبير-ساعة. غالبا ما تشير العلامة Q إلى الشحنة. تُعرف المعرفة الأولية بكفية تفاعل المواد المشحونة حاليا باسم بالكهرومغناطيسية التقليدية وهي ما زالت دقيقة للمشاكل التي لا تتطلب اعتبار تأثير [[ميكانيكا الكم]].
حدث محاكاة في المكشاف CMS من مصادم هادرون الكبير، ويضم ظهور محتمل للهيجز بوزون.
فيزياء الجسيمات هو دراسة المكونات الأولية للمادة والطاقة والتفاعلات بينهما. بالإضافة إلى ذلك، تصميم علماء فيزياء الجسيمات وتطوير المعجلات ذات الطاقة العالية، وبرامج الكمبيوتر الضرورة لهذا البحث. ويسمى هذا المجال أيضا "فيزياء الطاقة العالية" لأن العديد من الجسيمات الأولية لا تحدث بشكل طبيعي ولكن يتم إنشاء فقط خلال الاصطدامات عالية الطاقة لجسيمات أخرى.
 
الشحنة الكهربائية هي كمية محفوظة حيث أن محصلة الشحنة في نظام معزول أو كمية الشحنة الموجبة ناقص كمية الشحنة السالبة لا تتغير. تقوم الجسيمات دون الذرية بحمل الشحنة الكهربائية. في المواد العادية تقوم [[الإلكترونات]] بحمل الشحنة السالبة بينما تقوم [[البروتونات]] بحمل الشحنة الموجبة داخل أنوية الذرات. إذا كان يوجد إلكترونات أكثر من البروتونات في قطعة من مادة ما فإنها ستحمل شحنة سالبة وإن كان هناك أقل فإنها ستحمل شحنة موجبة وإن كانا متساويين فإنها تكون مادة متعادلة. الشحنة كمية أي أنها مضاعفات لوحدات صغيرة تُسمى الشحنة الأولية والتي تساوي 1.602×10−19 كولوم وهي أقل شحنة ممكن أن توجد حرة (هناك جسيمات تسمى كواركات تمتلك شحنة أقل إلا أنا توجد في تجمعات فقط). للإلكترون شحنة –الشحنة الأولية بينما للبروتون شحنة +الشحنة الأولية. <ref>[http://www.sparkmuseum.com/BOOK_DUFAY.HTM Two Kinds of Electrical Fluid: Vitreous and Resinous – 1733. Charles François de Cisternay DuFay (1698–1739)]. sparkmuseum.com</ref>
حاليا، يتم وصف تفاعلات الجسيمات الأولية والقوى الأساسية طبقاً للنموذج القياسي وتقسم الجسيمات المعروفة للمادة إلى الكواركات واللبتونات التي تتفاعل عبر القوى الأساسية: القوة النووية القوية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة الكهرومغناطيسية. يتم وصف ديناميات من حيث جزيئات المادة تبادل البوزونات قياس (غلوونس، W و Z البوزونات، والفوتونات، على التوالي كما تتوقع ستاندرد نموذج الجسيمات المعروفة باسم بوزون هيجز. وفي يوليو 2012 المختبر الأوروبي لفيزياء الجسيمات، أعلن الكشف عن الجسيمات بما يتفق مع بوزون هيغز، جزءا لا يتجزأ من آلية هيغز.
 
الشحنات الكهربائية تكوّن [[مجال كهربائي]] وإن كانت متحركة تكون مجالا مغناطيسيا. الجمع بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي يسمى [[المجال الكهرومغناطيسي]] وتفاعله مع الشحنات هو مصدر القوة الكهرومغناطيسية وهي واحدة من القوى الأساسية الأربعة في الفيزياء. دراسة الجسيمات المشحونة وكيفية تنظيم تفاعلاتهم بواسطة [[الفوتونات]] يُطلق عليه الكهروديناميكية الكمية.
الفيزياء النووية هو مجال الفيزياء الذي يدرس المكونات والتفاعلات من الأنوية الذرية. التطبيقات الأكثر شيوعا المعروفة للفيزياء النووية هي توليد الطاقة النووية وتكنولوجيا الأسلحة النووية، ولكن قدمت بحوث التطبيق في العديد من المجالات، بما في ذلك في مجال الطب النووي والتصوير بالرنين المغناطيسي، وزرع الأيونات في هندسة المواد، والكربون المشع في الجيولوجيا وعلم الآثار.
 
== مواضيعنظرة متعلقةعامة ==
[[File:Electric field point lines equipotentials.svg|thumb|left|250px|رسم يوضح خطوط المجال حول الكترون (جسيم مشحون بشحنة سالبة). في ذرة متعادلة كهربيا يكون عدد الإلكترونات مساو بعدد البروتونات المشحونة بشحنة موجبة لتكون محصلة الشحنة صفر]]
 
الشحنة هي الخاصية الأساسية لأنواع المواد التي تمتلك جذب أو طرد [[كهروستاتيكي]] في وجود مواد أخرى. الشحنة الكهربية هي خاصية مميزة للعديد من [[الجسيمات دون الذرية]]. شحنات الجسيمات الحرة هي مضاعفات كمية للشحنة الأساسية ولذا نقول أن الشحنة الكهربائية هي كمية. [[مايكل فاراداي]] وتحليله الكهربائي كان أول من لاحظ الطبيعة المتجزأة للشحنة الكهربائية. [[تجربة قطرة الزيت]] لروبيرت ميليكان أكدت هذه الحقيقة بشكل مباشر كما قامت بقياس الشحنة الأساسية. لاحقا تم اكتشاف أن نوعا واحدا من الجسيمات وهي [[الكواركات]] تمتلك شحنات أجزاء إما سالب ثلث أو موجب ثلثي الشحنة الأساسية إلا أنه يُعتقد أنها تتواجد دائما في مضاعفات وأنه لم يتم ملاحظة وجود كوارك منفرد أبدا.
 
بالعرف شحنة [[الإلكترون]] سالبة بينما شحنة [[البروتون]] موجية. الجسيمات المشحونة التي تمتلك نفس العلامة تتنافر مع بعضها البعض بينما الجسيمات التي تمتلك علامة مختلفة تتجاذب. يحدد [[قانون كولوم]] القوة الكهروستاتيكية بين جسيمين بافتراض أن القوة متناسبة طرديا مع ناتج شحناتهم. شحنة الجسيم المضاد تساوي شحنة الجسيم ولكن بعلامة معاكسة.
 
الشحنة الكهربائية لجسم عياني هي مجموع الشحنات الكهربائية للجسيمات المكونة له. غالبا ما تكون هذه الشحنة صغيرة لأن المادة مكونة من [[الذرات]] والذرات في الحالة الطبيعية تمتلك نفس العدد من البروتونات والإلكترونات والذين في هذه الحالة تلغي شحناتهم المتعاكسة بعضهم بعضا مكونة محصلة شحنة تساوي الصفر وبالتالي تكون الذرة متعادلة.
 
[[الأيون]] هو ذرة (أو مجموعة من الذرات) فقدت إلكترونا أو أكثر مكونا محصلة شحنة موجبة ([[كاتيون]])، أو اكتسبت الكترونا أو أكثر مكونا محصلة شحنة سالبة ([[أنيون]]). تتكون الأيونات أحادية الذرة من ذرة واحدة بينما تتكون الأيونات متعددة الذرات من ذرتين أو أكثر مرتبطين معا، وفي الحالتين ينتج أيون بمحصلة شحنة موجبة أو سالبة.
 
{{multiple image
| align = right
| image1 = VFPt plus thumb.svg
| alt1 = [[Electric field]] induced by a positive electric charge
| width1 = 200
| image2 = VFPt minus thumb.svg
| alt2 = Electric field induced by a negative electric charge
| width2 = 200
| footer = المجال الكهربي الناتج عن شحنة موجبة (على اليمين) والمجال الكهربي الناتج عن شحنة سالبة (على اليسار).
}}
 
أثناء تكوين الأجسام العيانية عادة ما ترتبط الذرات المتناظرة والأيونات لتكوين أجسام متعادلة أيونيا مرتبطة كهربيا مع ذرات متعادلة. ولذا فإن الأجسام العيانية تميل غالبا إلى أن تكون متعادلة إلا أنها نادرا ما تكون متعادلة تماما فعليا.
 
أحيانا تحتوي الأجسام العيانية على أيونات موزعة على المادة ومرتبطة بأماكنها بقوة مما يعطي المادة محصلة شحنة موجبة أو سالبة. كما أن الأجسام العيانية التي تتكون من مواد موصلة كهربائيا تستطيع بدرجة ما (على حسب نوع المادة) أن تأخذ أو تطرد الكترونا لتتحصل على محصلة شحنة موجبة أو سالبة. عندما تكون محصلة الشحنة الكهربائية لجسيم غير مساوية للصفر وغير متحركة فإنها تعرف باسم [[استاتيكا|كهرباء استاتيكية]]. هذا النوع من الكهرباء يمكن انتاجه بسهولة عن طريق حك مادتين غير متشابهتين معا مثل حك [[الكهرمان]] [[فرو|بالفرو]] أو الزجاج بالحرير. بهذه الطريقة يمكن شحن المواد الغير موصلة كهربيا بدرجة كبيرة سواء سالبا أو موجبا. الشحنة المأخوذة من مادة تنتقل إلى المادة الأخرى لتترك شحنة مخالفة وبنفس القيمة. [[قانون حفظ الشحنة]] يعمل دائما حيث يعطي المادة التي تم أخذ شحنة سالبة منها شحنة موجبة بنفس القيمة والعكس صحيح.
 
حتى عندما تكون محصلة الشحنة لجسيم مساوية للصفر فإن الشحنة يمكن أن تكون غير موزعة بانتظام على الجسيم (مثال: بسبب [[مجال كهرومغناطيسي]] خارجي أو جزيئات قطبية). في هذه الحالة نقول أن هذا الجسيم قطبي. الشحنة الناتجة عن القطبية تسمى شحنة مقيدة بينما تسمى الشحنة الناتجة عن اكتساب أو فقد الإلكترونات شحنة حرة. حركة الإلكترونات في المعادن الموصلة للكهرباء في اتجاه معين يسمى [[التيار الكهربائي]].
 
== الوحدات ==
وحدة [[نظام الوحدات الدولي]] لكمية الشحنة الكهربائية هو [[الكولوم]] والذي يساوي تقريبا 6.242×1018 شحنة [[البروتون]] (الشحنة الأولية). ومن هنا فإن شحنة [[الإلكترون]] تساوي تقريبا −1.602×10−19 كولوم. يمكن تعريف الكولوم بأنه كمية الشحنة التي تمر خلال مقطع عرضي من موصل كهربائي حاملة واحد [[أمبير]] خلال ثانية واحدة. العلامة Q عادة ما تستخدم للإشارة إلى كمية الكهربية أو كمية الشحنة. يمكن قياس كمية الشحنة الكهربائية مباشرة عن طريق الإلكتروميتر أو بشكل غير مباشر عن طريق [[الجلفانومتر|الجالفانوميتر]] البالستي.
 
بعد اكتشاف الطبيعة الكمية للشحنة اقترح جورج ستوني في عام 1891 وحدة "إلكترون" كوحدة أساسية للشحنة الكهربائية. كان هذا قبل اكتشاف الجسيم بواسطة [[طومسون]] في عام 1897. اليوم تعامل الوحدة على أنها بدون اسم ويُشار إليها بالشحنة الأولية أو الوحدة الأساسية للشحنة أو ببساطة e. قياس الشحنة يجب أن يكون من مضاعفات الشحنة الأولية حتى وإن بدت الشحنة عند كمية كبيرة بأنها تتصرف ككمية فعلية.
 
تستخدم أحيانا وحدة [[فاراداي]] في [[كيمياء كهربية|الكيمياء الكهربية]]. واحد فاراداي من الشحنة تساوي مقدار شحنة واحد [[مول]] من الإلكترونات وهو 96485.33289(59) كولوم.
 
في أنظمة الوحدات الأخرى غير نظام الوحدات الدولي مثل [[نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية|نظام وحدات سنتيميتر جرام ثانية]] يتم التعبير عن الشحنة الكهربية بأنها مجموع الكميات الأساسية (الطول والكتلة والوقت) وليس أربعة مثل [[نظام الوحدات الدولي]] حيث الشحنة الكهربائية هي مجموع [[الكتلة]] والطول والوقت و[[التيار الكهربي]].
 
 
== انظر أيضا ==
* [[كهرباء]]
* [[كوارك|كواركات]]
* [[ضديدات الجسيمات]]
 
== مراجع ==
{{مراجع}}
 
== روابط خارجية ==
*[https://web.archive.org/web/20131005012550/http://www.ce-mag.com/archive/2000/marapril/mrstatic.html سرعة انحلال الشحنة الكهربائية]
*[http://www.scienceaid.co.uk/physics/electricity/charge.html Science Aid: Electrostatic charge] صفحة سهلة الفهم عن الشحنة الكهروستاتيكية-.
*[http://seaus.free.fr/spip.php?article964 تاريخ الوحدات الكهربائية.]
 
 
 
{{تصنيف كومنز}}
5٬703

تعديل