iMadrassa

التكهرب - الشحنة الكهربائية

I التكهرب

إنّ أول ما بدأ بكشف ظاهرة الكهرباء الساكنة (السكونية) قبل أن تكشفها ظاهرة البرق هي مادة الكهرمان Amber . استعمل أهل اليونان  مادة الكهرمان هذه للزينة مع الذهب والفضة ومواد لامعة أخرى وسمّوا هذه المواد الكترونElectron، ومعناها في لغتهم أبناء الشمس (على الأرجح بسبب لمعانها) .

 

وجد أرسطو طاليس ، أحد حكماء الإغريق الذين عاشوا في القرن السادس قبل الميلاد أن " الكهرب " وهو مادة صمغية متحجرة له قابلية جذب بعض الأجسام الخفيفة إذا دُلِكَ بقطعة من الصوف.

بعد أرسطو طاليس ، وعلى امتداد القرون الماضية تعرَّف العلماء إلى كثير من المواد التي تشارك الكهرب في هذه الخاصية ( جذب بعض الأجسام الخفيفة ) وأطلقوا اسم الكهربائية على هذه الخاصية .

مشاهدات
  • عند تمشيط الشعر الجاف بمشط مصنوع من البلاستيك يصبح له القابلية على جذب قصاصات الورق .
  • عندما تمشي فوق سجادة في يوم جاف فإنك تحس بشرارة كهربائية عندما يقترب إصبعك من يد الباب المعدنية.
  • خلع الملابس المصنوعة من النايلون في الظلام تلاحظ شرارة كهربائية .
  • تنجذب قصاصات الورق إلى شاشة التلفاز عندما يكون مشتعلاً .
  • إذا مسحت زجاج شباك غرفتك بالورق الجاف تلاحظ تخلف قطع من الغبار أو الورق على الزجاج وانجذابه إليه .

 

1 كيف يتم تكهرب الأجسام ؟
أ التكهرب بالدلك
النشاط1
  • الوسائل المستعملة: قضيب من زجاج، قطعة من الصوف، قصاصات ورقية.
  • التجربة:

نقوم بفرك قضيب من الزجاج بقطعة من الصوف ثم نقربه من قطع صغيرة من الورق .

 

 

تنجذب قطع الورق الصغيرة من القضيب الزجاجي.

إن لقطعة الصوف إمكانية انتزاع الالكترونات من القضيب الزجاجي وعملية الفرك تزيد من هذه الخاصية

فيصير القضيب الزجاجي الذي هاجرت الكتروناته إلى قطعة الصوف مشحونا إيجابا.

إن تقريب القضيب الحامل للشحن الموجبة إلى قصاصات الورق يجعل الشحن السالبة في القصاصات

تهاجر من الجهة التي يقترب فيها القضيب من القصاصة فتتقابل الشحن الموجبة للقضيب مع الشحن السالبة لقصاصات الورق فيحدث التجاذب .

إذا دلك  جسمان متعادلان من مادتين مختلفين أو تلامسا جيداً فإن بعض الإلكترونات تنتقل من أحد الجسمين للآخر ،

وعدد الإلكترونات التي يفقدها أحد الجسمين يساوي تماما عدد الإلكترونات التي يكتسبها الجسم الآخر ، ولذلك تكون شحنتاها متساويتين في المقدار، مختلفتين في النوع .

 

 

بشكل عام ، يمكن لأي جسم التكهرب عن طريق الاحتكاك ، ولكنها لا تتكهرب بالكيفية نفسها
 إذ أن هناك نوعين من الشحن الكهربائية,
يلاحظ في سلسلة الدلك الكهربائي أنَّ انتقال الإلكترونات بين
 المواد يزداد بازدياد البعد بينهما في سلسلة الدلك الكهربائي .
الشحنة الكهربائية الموجبة
رأينا سابقا أن دلك القضيب الزجاجي بالصوف يجعل بعضا من الكتروناته
 تغادر ذرات القضيب، مخلفة فائضا من الشحنات الموجبة عليه.
الشحنة الكهربائية السالبة
 و بالمثل فإن دلك قضيب من الإبونيت (نوع من المطاط الصلب) بفراء حيواني فإن 
بعض الكترونات ذرات الفراء تلتصق بقضيب الإبونيت عن طريق الاحتكاك و هكذا 
فإن القضيب يكتسب فائضا خالصا من الالكترونات تجعله مشحونا بشحنة سالبة

ويطلق على الجدول أدناه سلسلة الدلك الكهربائي وهي عبارة عن سلسلة تمَّ فيها ترتيب المواد من حيث قابليتها لفقد أو كسب الإلكترونات عند دلكها .

ب التكهرب باللمس أو التماس
النشاط2
  • الوسائل المستعملة: كرية حديدية - حامل- مسطرة بلاستيكية- فرو قطة.
  • وصف التجربة : ندلك المسطرة بفرو القطة ونقربها من الكرية الحديدية المعلقة بخيط عازل على حامل. 

تكون الكرية ابتدائيا موازية لخط الشاقول و بمجرد تقريب المسطرة تنزاح الكريه نحوها حتى تلامسها ثم تنفر إلى الجهة المقابلة.

بفرك المسطرة بفرو القطة أصبحت مشحونة سلبا( تكهرب بالدلك) و عند ملامسة الكرية

لها انتقلت الشحن السالبة إلى الكرية فصار للمسطرة و الكرية نفس الشحنة السالبة فتتنافران.

إذا اتصل (أو تلامس) جسم  مشحون مع جسم متعادل فإن الموصل المشحون يفقد جزءا من شحنته إلى الموصل المتعادل ،

 أي تصبح شحنتاهما من نفس النوع ، ويتم توزيع الشحنة الكلية بحيث يبقى المجموع الكلي للشحنات ثابتا

.نقول الجسم الذي يشحن بالتماس يكتسب شحنة مشابهة لشحنة الجسم الشاحن . 

ت الشحن بالتأثير (الحث)
النشاط 3

نفتح الحنفية و نترك خيط رفيع من الماء يسيل ثم نقرب منه مسطرة بلاستيكية مكهربة سلبا مثلا.

انحراف خيط الماء السائل.

الماء سائل مكون من جزيئات

 المعروفة بقطبيتها موجبة الشحنة  و هذا ما يجعلها حساسة للشحن السالبة

الموجودة في المسطرة و بواسطة الكهربة بالتأثير ينحرف سيل الماء.

النشاط4

الوسائل المستعملة: المكشاف الكهربائي

 

يتم الكشف عن وجود الشحنة الكهربائية على الجسم بتقريب الجسم أو جعله يلامس

قرص كشاف كهربائي متعادل فإن انفرجت ورقتاه دل على أن الجسم مشحون .

 

ويتم الكشف عن نوع الشحنة سالبة أو موجبة وذلك بأن نشحن الكشاف بشحنة معلومة ونقرب بصورة تدريجية الجسم

من قرص الكشاف فإن ازداد الانفراج دل على أن الجسم يحمل نوع شحنة الكشاف المعلومة نفسها بسبب زيادة قوة التنافر.

 

أما إذا قل الانفراج كلما اقترب الجسم من قرص الكشاف دل على أن الجسم

مشحون بشحنةٍ مخالفةٍ لشحنة الكشاف بسبب زيادة الشحنة على القرص ونقصانها على الورقتين ولذلك قل الانفراج .

التكهرب هو شحن الجسم بشحنة كهربائية عن طريق فقد أو اكتساب الجسم للإلكترونات

وتعتبر الشحنة الكهربائية خاصية من خواص المادة كالكتلة والحجم .

وصف العلماء التكهرب بأنه عملية توليد الشحنات الكهربائية على الجسم نتيجة انتقال إلكترونات منه أو إليه . 

  • الجسم الذي يفقد إلكترونات يصبح موجب الشحنة .
  • الجسم الذي يكسب إلكترونات يصبح سالب الشحنة.
II نموذج الذرة

 وللتعرف على مصدر هذه الشحنات الكهربائية دعنا نلقي نظرة فاحصة على التركيب الذري للمادة ،

حيث نجد أن جميع المواد تُبْنَى من وحدات صغيرة تسمى ذرات كما في الشكل.

وتتكون كل ذرة من نواة مركزية تحتوي على دقائق موجبة الشحنة ( بروتونات   ) ،

ودقائق أخرى غير مشحونة ( نيوترونات   ) ، ويدور حول النواة في مدارات مختلفة دقائق سالبة الشحنة تسمى إلكترونات ،

والشحنة الموجبة للبروتونات تساوي مقدار الشحنة السالبة للإلكترونات في الذرة المستقرة التي تكون متعادلة كهربائيا ،

فإذا فقدت بعض ذرات الجسم عددا من الكتروناتها يصبح الجسم موجب الشحنة في حين يصبح الجسم سالب الشحنة إذا اكتسب عددا من الإلكترونات .

1 ما الدقائق التي تتكون منها الذرة في النواة وفي مستويات المحيط الخارجي ؟
هذا ما ستعرفه الآن ، تحوي النواة نوعين من الدقائق هي
  •  البروتونات  

المقطع

يعني الأصل أو الأساس ، وهذا هو المكون الأولي للذرة والمسؤول عن خواصها، والبروتونات دقائق تحمل شحنة موجبة (+) وثقيلة الوزن . 

  •  النيوترونات
     

 هذه الدقيقة متعادلة ولا تحمل شحنة وهذا هو معنى كلمة نيوترون، النيوترونات هي أثقل دقائق الذرة
وزنـاً فـوزن النيوترون اكبر بمقدار ضئيل من وزن البروتون .

 

أما مستويـات المحيط الخارجي فتتحرك فيها دقائق من نـوع ثالث هي الإلكترونات.

الالكترونات

 

ومقطع 

 معناه ( كهربائي)، والإلكترون دقيقة تحمل شحنة سالبة

(-) معادلة بالضبط لشحنة البروتون الموجبة ، أما وزنه فهو خفيف جدا ويعادل1/1836 من وزن البروتون. 

الشحنة الإجمالية للذرة :

نرمز إلى عدد البروتونات في الذرة ب N

إذا كانت الذرة تحتوي على z بروتون فهي تحتوي حتما على z  الكترون

  • إن الشحنة الإجمالية للالكترونات تحسب بالطريقة التالية : 

  • إن الشحنة الإجمالية للبروتونات تحسب بالطريقة التالية :

منه يمكن حساب الشحنة الإجمالية للذرة بالطريقة التالية :

الشحنة الإجمالية  = (شحنة البروتون x عدد البروتونات) + (شحنة الإلكترون x  عدد الالكترونات)

الشحنة الإجمالية  =

 

الشحنة الإجمالية  = 0

بما أن عدد البروتونات في الذرة هو نفسه عدد الالكترونات و شحنة البروتون تساوي إلى شحنة الإلكترون  بإشارة معاكسة

فإن مجموع الشحن الموجبة في الذرة يساوي إلى مجموع الشحن السالبة وبهذا يكون المجموع الكلي للشحن يساوي إلى الصفر.

نقول إذن أن الذرة متعادلة كهربائيا.

2 وحدة قياس الشحنة

الكولوم (ويُرمز له بالحرف 

) هو الوحدة المعيارية لقياس كمية الشحنة الكهربائية تِبعاً لتسمية النظام العالمي

لوحدات القياس

، وهي قيمة قياسية 
وليست قيمة شعاعية.

 1 كولوم يُعادل تقريباً

 شحنة ابتدائية (إلكترون)


 

3 كيف تنتقل الشحن داخل المادة الصلبة

  تنقسم المواد إلى ثلاثة أقسام من حيث قابليتها في التوصيل الكهربائي وهي 

المواد الموصلة

 هي كل جسمٍ تنتقل خلاله الشحنات الكهربائية في الحال بسببوجود إلكترونات حرة الحركة في ذراته،

كالحد يد والنحاس والألمنيوم و الزئبق أي المعادن بصورة عامة.

المواد رديئة التوصيل وتسمى بالعوازل

وهي كل جسمٍ لا تنتقل خلاله الشحنات الكهربائية في الحال بسبب قلة وجود الإلكترونات الحرة فيه ، 

مثل الورق الجاف والخشب الجاف .

 

4 من تجارب الكهرباء الساكنة
أ البالون المكهرب

انفخ عدة بوالين هوائية و اربط فوهتها باحكام و قم بدعكها بقطعة قماش صوفية ثم قربها من زاوية سقف الغرفة فتلاحظ أنها تبقى في مكانها فترة طويلة و كأنها عالقة . و السبب في ذلك أنه عند دعك البالونات بقطعة الصوف تكتسب شحنات كهربائية وهذا يعني بأن البالونات قد حصلت على شحنات كهربائية سالبة من قطعة الصوف ،هذه الشحنات تسمى الإلكترونات و بقاء البالونات في زاوية سقف الغرفة عالقةسببه هو اجتماع الإلكترونات السالبة من البالونات بالبروتونات الموجبة في سقف الغرفةو التي تجذب الإلكترونات السالبة. و الإلكترونات الموجودة في سقف الغرفة تتجول فيها حتى تتعادل إلكتروناته و تتوازن و يكون السقف سيء أو رديء التوصيل الكهربائي لعدة ساعات عندما يكون هواء الغرفة جافاً

ب فرز الملح عن الفلفل المطحون

أخلط قليلاً من الملح المطحون غير الناعم مع قليل من الفلفل الناعم . 
فكيف نعمل لفرز الفلفل عن الملح ؟ 
خذ ملعقة صغيرة من البلاستيك المستعملة عادة في الأكل و ادعكها على قطعة صوف و ضع الملعقة المدعوكة فوق الخليط  فتلاحظ فوراً قفز و ارتفاع الفلفل ليلتصق بالملعقة . و السبب في ذلك هو أن الدعك يكسب الملعقة شحنات كهربائية تؤدي إلى جذب الخليط إلى الملعقة . 

و إذا وضعت الملعقة على بعد كافي غير قريبة من الخليط تلاحظ أن الفلفل الناعم هو الذي ينجذب إلى الملعقة لأنه اخف من الملح

و إذا رغبت بجذب الملح أيضا فما عليك إلا أن تقرب الملعقة من الخليط أكثر فأكثر 

ت كيف يمكن لمصباح نيون غير متصل بدائرة كهربائية أن يتوهج ؟
  • الأدوات التي نحتاجها 

مصباح نيون سليم وغير متصل بدائرة كهربائية – قطعة صوف ناعمة.

  • خطوات التجربة 

خذ مصباح النيون إلى غرفة مظلمة وادعكه بالصوف.

انتبه : عندما تدلك مصباح النيون لا تكسره ، لأنه يحتوي على طلاء كيميائي في داخله قد يكون شديد الأذى.

سوف تشاهد مصباح النيون يتوهج حول المنطقة التي تلامس الصوف.

 

عندما تدلك الزجاج فأنت تسحب بعض الإلكترونات بعيداً عن الزجاج ، ولأن مصباح النيون مملوء ببخار الزئبق والإلكترونات تتحرك فهي تنقسم إلى ذرات من بخار الزئبق ، فتصدر أشعة فوق بنفسجية وهذه بدورها تسبب توهج الغطاء الفسفوري.

ث المرشحات الكهرسكونية
  • الوظيفة :تنقية الهواء من دقائق الدخان ( الملوثات )
  • مبدأ العمل :
  1. يحتوي المرشح على أسلاك رفيعة مشحونة بشحنة سالبة ، تعمل على شحن دقائق
  2. الدخان بشحنة سالبة عند مرور الغازات الملوثة عبر المرشح .
  3.  تنجذب دقائق الدخان إلى ألواح فلزية موجبة الشحنة عبر المرشح وتلتصق بها .
  4.  باستخدام مطرقة ميكانيكية يتم هزُّ هذه الألواح لتجميع الدقائق في الأسفل والتخلص منها .

 

تستخدم المرشحات الكهرسكونية في بعض المنازل والأماكن العامة مثل المطاعم والقاعات الكبيرة وغيرها لتنقية الهواء من الغبار والدخان باستمرار .

ج آلة تصوير الوثائق

تعد آلة تصوير الوثائق من التطبيقات الهامة التي تعتمد في عملها على الكهرباء السكونية .

مبدأ العمل:

  يوجد داخل آلة التصوير صفيحة مغطاة بمادة تصبح موصلة عند سقوط الضوء عليها وتشحن هذه الصفيحة بشحنة موجبة .

  •   يسلط ضوء على الورقة المراد تصويرها فينعكس عن المناطق الفاتحة أو التي لا تحتوي نصاً ولا ينعكس عن المناطق الغامقة ،
  •  ويسقط الضوء المنعكس عن الورقة على الصفيحة فتفقد الصفيحة شحنتها في المناطق التي يصلها الضوء ،

وتبقى المناطق التي لا يصلها ضوء مشحونة ، مما يؤدي إلى تكوين خيال كهرسكوني للورقة المراد تصويرها .

يرش حبر يسمى

، على شكل دقائق مشحونة بشحنة سالبة على سطح الصفيحة فتنجذب

دقائق الحبر إلى الشحنات الموجبة التي بقيت على الصفيحة التي تشكل النص المراد تصويره .

 

  •   يتم تمرير و ضغط ورقة على الصفيحة ، فتلصق دقائق الحبر بالورقة .
  • تعرض الورقة للحرارة فتنصهر دقائق الحبر و تلتصق بالورقة ، ويتم بذلك الحصول على صورة طبق الأصل للورقة الأصلية .

 

  • إختبارات
  • 25
  • الأجوبة الصحيحة
  • False
  • الأجوبة الخاطئة
  • False
  • مجموع النقاط
  • False

المراتب الخمس الأولى في Quiz

  • محمد شفيق زرخاف
  • 366 نقطة
  • ikram smart
  • 354 نقطة
  • Yacine AZ
  • 274 نقطة
  • Iem Mer
  • 260 نقطة
  • manel hamadou
  • 255 نقطة
  • brahiti brahiti
  • 220 نقطة
  • mlk cheonsa
  • 220 نقطة
  • anes kernabi
  • 214 نقطة
  • Santfreche Lilya
  • 200 نقطة
  • دي الكفل غيضن
  • 200 نقطة

قم بالدخول للإطلاع على المزيد من المحتوى

لتتمكن من الوصول إلى جميع الدروس والتمارين والمسابقات والفيديوهات وتصفح الموقع براحة قم بالدخول أو بتسجيل حساب مجانا.



قم بالدخول للإطلاع على المزيد من المحتوى

لتتمكن من الوصول إلى جميع الدروس والتمارين والمسابقات والفيديوهات وتصفح الموقع براحة قم بالدخول أو بتسجيل حساب مجانا.