القوى الكهرساكنة

قوي كهرساكنه

Electrostatic forces - Forces électrostatiques

القوى الكهرساكنة

يُقصد بالقوى الكهربائية الساكنة forces électrostatiques القوى التي تنشأ بين الجسيمات المشحونة كهربائياً. تُصنف قوى التأثير المتبادل في الطبيعة في أربعة أنواع من التأثير:

1ـ قوة الجاذبية التي تنشأ بين الكتل، وهي مسؤولة عن سقوط الأجسام على سطح الأرض مثلاً، وهي القوة التي تحكم حركة الكواكب والأجرام السماوية.

2ـ القوة الكهرطيسية التي تصف التأثير المتبادل بين الجسيمات المشحونة، وعندما تكون هذه الجسيمات ساكنة فلا يبقى من التأثير الكهرطيسي سوى القوة الكهربائية الساكنة.

3ـ القوى النووية الشديدة، وهي المسؤولة عن تماسك النواة في الذرة.

4ـ القوة التي تحكم عملية تفكك الجسيمات الدقيقة وتدعى بالقوة النووية الضعيفة.

وقد وُضِع مؤخراً نموذج نظري لوصف هذه التأثيرات يوّحد بين القوى الكهرطيسية والقوة النووية الضعيفة (القوة الكهرضعيفة). لا يمتد تأثير القوى النووية إلا إلى مسافات صغيرة من رتبة أبعاد نوى الذرات. وليس للقوى الكهربائية الساكنة تأثير في حركة الأجرام السماوية، لأن طبيعة المادة المكوّنة للكون لا تسمح بتوليد حقول كهربائية كبيرة (أكبر من ⁶10فولت/سم)، لأن مثل تلك الحقول، إذا وجدت، تؤدي إلى تأيّن الذرات المكونة للمادة وهذا يؤدي بدوره إلى إعادة توزيع الشحنات الكهربائية بما يضمن تخفيض شدة الحقل.

قانون كولون

يُعبّر قانون كولون Coulombعن قوة التأثير المتبادل بين شحنتين كهربائيتين نقطيتين ساكنتين q₁ و q₂، وتُكتب عبارة القوة (قوة كولون) التي تُؤثّر في الشحنة q₁:

يُعرف الثابت باسم الثابتة الكهربائية، وr هي المسافة بين الشحنتين، و شعاع الواحدة المحمول على القطعة المستقيمة الواصلة بين الشحنتين (الشكل 1). تكون قوة كولون جاذبة في حال كانت للشحنتين إشارتان مختلفتان، أو تكون قوة تنافر في الحالة المعاكسة. انطلاقاً من عبارة قوة كولون، يمكن تعريف الحقل الكهربائي في نقطة ما الناجم عن توزع شحنات، بقسمة شعاع القوة المؤثرة في شحنة نقطية متوضعة في النقطة المعنية على قيمة الشحنة  

الشكل (1) قوة كولون المؤثرة في الشحنة     q2 نتيجة وجودها بالقرب من الشحنة q1 (المماثلة لها بالإشارة)

الشكل (2)

أي إن الحقل الكهربائي في نقطة ما هو القوة التي تؤثر فيها الشحنات على شحنة قيمتها الواحد موضوعة في تلك النقطة.

ثنائي القطب الكهربائي

يتكون ثنائي القطب الكهربائي من جملة شحنتين متساويتين بالقيمة المطلقة q، ومتعاكستين بالإشارة تبعدان عن بعضهما بمسافة قدرها a.

يعرّف شعاع عزم ثنائي القطب الكهربائي الشكل (2) بأنه الشعاعالموجّه وفق الاتجاه من موضع الشحنة السالبة إلى موضع الشحنة الموجبة وطويلته تساوي aq.

تأثير حقل كهربائي في ثنائي القطب

يؤدي وجود ثنائي قطب كهربائي في حقل كهربائي منتظم إلى دوران ثنائي القطب حيث يتوجه شعاع العزم الكهربائي لثنائي القطب باتجاه الحقل، وذلك بسبب خضوع ثنائي القطب لمزدوجة قوى عزمها يساوي . أما إذا وجد ثنائي القطب في حقل كهربائي غير منتظم، فإنّ ذلك يؤدي إلى دوران هذا الثنائي، كما في الحالة السابقة وتحركه باتجاه المنطقة التي يشتد فيها الحقل وذلك بتأثير القوة التي  تُعطى بالعلاقة (حيث grad تعني تدرّج).

أمثلة وتطبيقات

تتكون بعض الأجسام البلورية من أيونات، حيث القوى الكهرساكنة بينها شديدة وذلك يُعطي للجسم البلوري صلابة ويرفع درجة انصهاره (ينصهر ملح الطعام مثلاً في درجة حرارة قدرها 800 ْس)

التأثيرات المتبادلة بين الجزيئات هي من النوع تأثير ثنائي قطب- ثنائي قطب كهربائيين، وهذه التأثيرات هي أضعف بكثير من القوى السائدة بين الأيونات، ففي السوائل تكون قوى التأثير الكهربائي الساكن من النوع المسمى بقوى فان دِر فالس Van der Waals وهي تتناسب مع s1/r⁷ فهي إذن قوى ضعيفة إذا ما قورنت مع قوى التأثير المتبادل بين الأيونات في الأجسام البلورية التي تتناسب مع s1/r². ما سبق يُفسّر كون المركبات الجزيئية عموماً أسهل انصهاراً من المركبات الأيونية.

تسمح القوى الكهربائية الساكنة بفهم آلية ذوبان الأملاح في الماء: عند وضع بلورة ملح الطعام NaCl مثلاً في الماء تنشأ قوى جذب كهربائية بين الأيونات الموجودة على سطح البلورة وجزيئات الماء، لأن جزيء الماء ثنائي قطب كهربائي، بعد ذلك ينفصل الأيون عن البلورة ويُحاط بجزيئات الماء، تسمى هذه العملية بالإذابة، وبفضل هذه العملية تنحل البلورة في الماء.

يُمكن استخدام القوى الكهربائية في عمليات الطلاء، حيث يُطلق رذاذ الدهان مشحوناً، وتتم عملية توجيهه إلى السطح المراد طلاؤه بتطبيق حقل كهربائي ساكن.

تُستخدم القوى الكهربائية في عملية زرع الأوبار والألياف على سطح حامل؛ لتشكيل فرو صناعي بتحميل هذه الأوبار والألياف شحنات كهربائية ثمّ إخضاعها لحقل كهربائي ساكن يؤدي إلى تحرك الأوبار وانغراسها في السطح.

يُعتمد على القوى الكهربائية الساكنة في المضخات الأيونية التي تُستخدم للحصول على ضغوط منخفضة جداً (أقل من s10^-6 torr)، انطلاقاً من ضغط صغير من رتبة s10^-4 torrحيث تُؤين الجزيئات أولاً، وبتطبيق حقل كهربائي ساكن تُسحب هذه الأيونات من داخل الحجرة المراد تفريغها.

تُستخدم القوى الكهربائية الساكنة في عمليات تسريع الجسيمات المشحونة، كما هي الحال في المسرعات الخطية[ر: مسّرع الجسيمات].

عقيل سلوم

ـ عقيل سلوم، الكهرطيسية (منشورات جامعة دمشق 2000 ـ 2001).

- M.BERTIN, J.P. FAROUX,et J.RENAULT, Electromagnétisme ( Dunod Université, Paris 1981).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الخامس عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 698

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية