|
|
|
من المعروف أن الشحنات الكهربائية المختلفة تتجاذب والمتشابهة تتنافر. ومعنى هذا أنه توجد قوى متبادلة بين الشحنات الكهربائية. ولما كان منشأ هذه القوى الشحنات الكهربائية نفسها، فإنها تسمى قوى كهربائية. والسؤال الآن: على ماذا تعتمد القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين؟ لقد كان العالم الفرنسي شارل كولوم 1736م- 1806م، أول من درس القوى المتبادلة بين الشحنات الكهربائية دراسة تجريبية. وتوصل عام 1795م، إلى قانون يعطي العلاقة بين القوة الكهربائية ومقدار هذه الشحنات الكهربائية والمسافة بينها، عرف فيما بعد باسمه. وينص قانون كولوم على أن: القوة المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين تتناسب طردياً مع مقدار كل منهما، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما.
و يعبر رياضياً عن هذا القانون بالعلاقة الأتية:
حيث ق: القوة المتبادلة بين الشحنتين، ف: المسافة بين الشحنتين. أما الثابت فيعتمد على الوحدات المستخدمة للقوة و الشحنة و المسافة، كما يعتمد على الوسط الفاصل بين الشحنات الكهربائية. ففي النظام الدولي للوحدات، تقاس الشحنة بوحدة الكولوم، و المسافة بوحدة المتر، و القوة بوحدة نيوتن، فيكون مقدار الثابت 9 × 10 9 نيوتن. م2/ كولوم2 حين يكون الهواء أو الفراغ هو الوسط الفاصل بين الشحنتين. و يكتب الثابت عادة على الصورة:
حيث: ε ثابت يعرف باسم السماحية الكهربائية للوسط الفاصل، و هي للفراغ أو الهواء ε.، و مقداره يساوي 8.85 × 10 -12 كولوم2/ نيوتن. م2. و بهذا فإن العلاقة السابقة ستأخذ الصورة الآتية:
و في حالة كون الوسط المحيط بالشحنات هواءً أو فراغاً فإن:
وهذا هو قانون كولوم للقوة الكهربائية بين الشحنات النقطية (الساكنة). ومن الجدير بالذكر أن قانون كولوم ينطبق على الشحنات النقطية، أي في الحالات التي تكون فيها أبعاد الأجسام المشحونة صغيرة مقارنة بالمسافات بينها. كما ينطبق على الأجسام الكروية، وحينئذ يمكن أن تعد الشحنات الكهربائية على هذه الأجسام كما لو كانت مركزة في نقطة واحدة.
مثـــال 1:
ما عدد الإلكترونات التي يجب أن يفقدها جسم لتصبح شحنته +1 كولوم؛ علماً بأن شحنة الإلكترون = -1.6 × 10 -19 كولوم؟ الحـل:
مثـــال 2:
شحنتان نقطيتان موضوعتان
في الهواء، الأولى
الحـل:
|
1