معلومات عن قانون كولوم

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٨:٤٨ ، ٢٨ مارس ٢٠١٩
معلومات عن قانون كولوم

الشحنة الكهربائية

تُعتبر الشحنة الكهربائية إحدى أهم الخواص الفيزيائية التي تمتلكها المواد، حيث يرجع سبب نشوء الشحنة الكهربائية إلى فقد أو كسب الذرة لإلكترون سالب أو أكثر. توجد المواد في الطبيعة على شكل ذرات شحنتها متعادلة، بحيث تكون عدد الشحنات الموجبة (البروتونات) فيها مساوٍ لعدد الشحنات السالبة (الإلكترونات). حيث أنه كلما زادت عدد شحنات الجسم السالبة عن طريق انتقال إلكترونات إليه تُصبح الشحنة الكلية للجسم سالبة، وكلما قلت عدد شحنات الجسم السالبة، تزداد عدد البروتونات، ويُصبح الجسم ذو شحنة كلية موجبة. وفيزيائياً يتم قياس مقدار الشحنة الكهربائية باستخدام وحدة "الكولوم". وفي هذا المقال سوف نتعرف على معلومات عن قانون كولوم.

معلومات عن قانون كولوم

  • التسميّة: قانون كولوم، أو ما يُعرّف ب" قانون التربيع العكسي لكولوم".
  • التعريف: هو إحدى قوانين علم الفيزياء، والذي يتم من خلاله بيان العلاقة التفاعلية بين الأجسام المشحونة كهربائياً.
  • تم اكتشافه من قبل عالم الفيزياء "شارل أوجستين دي كولوم"، في عام ألف وسبعمائة وخمسة وثمانين للميلاد.
  • يُعتبر قانون كولوم هو حجر الأساس في تطوّر "النظرية الكهرومغناطيسية".
  • تم اشتقاق "قانون كولوم" بطريقة مُماثلة " لقانون التربيع العكسي الخاص بالعالم نيوتن"، وهو القانون المُتعلق بالجاذبية الكونية.
  • الأدوات المُستخدمة في تجارب قانون كولوم: ميزان كافيندش.
  • وجد كولوم من خلال تجاربه أن "أي قوة تنافر أو تجاذب بين أي شحنتين نقطيتين في وسط ما تتأثر بطبيعة الوسط الفاصل بينهما".

نص قانون كولوم

ينص قانون كولوم تعبيرياً على:

" قوة التجاذب أو التنافر بين شحنتين في الفراغ تتناسب طردياً مع القيمة المطلقة لحاصل ضرب شحنتيهما، وعكسياً مع مُربع المسافة بينهما".

رياضياً:

قوة التجاذب أو التنافر = ثابت كولوم × ( (مقدار الشحنة الأولى × مقدار الشحنة الثانية) ÷ مربع المسافة بينهما)

وبالرموز:

ق= ثابت × ( (ش1 × ش2) ÷ ف²)

حيث أن:

ق: قوة التجاذب أو التنافر بين الشحنتين، وتُقاس بوحدة "نيوتن".

ش1،ش2: مقدار الشحنات الكهربائية، وتُقاس بوحدة "كولوم".

ف²: مربع المسافة الفاصلة بين الشحنتين (ش1، ش2)، وتقاس بوحدة (م²)

ثابت: هو ثابت كولوم أو ما يُسمى ب "معامل نفاذية الوسط"، حيث أن قيمته = (9× 10^9)، ويُقاس بوحدة (نيوتن.م²\كولوم²). وتختلف قيمة هذا الثابت باختلاف الوسط الفاصل بين الشحنتين.

مثال على قانون كولوم

مثال: أوجد مقدار القوة المؤثرة على الشحنة الثانية، علماً أن مقدار الشحنة الحرة الأولى= 5×10^-9 كولوم، والشحنة الثانية= 10× 10^-9 كولوم، ويبعدان عن بعضهما مسافة عشرة مترات؟

الحل:

  • كتابة المعطيات:
  1. ش1= 5 × 10^-9 كولوم.
  2. ش2= 10 × 10^-9 كولوم.
  3. ف² = 100 م²
  4. ثابت كولوم = 9 × 10^9 (نيوتن.م²\كولوم²)
  • وبتطبيق قانون كولوم: ق= ثابت × ( (ش1 × ش2) ÷ ف²)
  • وبتعويض قيمة المعطيات في القانون، نجد أن قيمة القوة المؤثرة على الشحنة الثانية، هي: ق= 4.5 × 10^-11 نيوتن، واتجاهها قوى تنافر بسبب تشابه نوعية الشحنات.