مقال عن قانون كولوم
شرحت المقالة المتعلقة بالشحنة الكهربائية وأنواعها أن الشحنات المتشابهة تتنافر بينما الشحنات المختلفة تتجاذب. بعبارة أخرى، تجذب الأجسام المشحونة بشحنة موجبة الأجسام المشحونة بشحنة سالبة، وتتنافر الأجسام المشحونة بشحنة موجبة مع بعضها، وتتنافر الأجسام المشحونة بشحنة سالبة مع بعضها. يُظهر هذا وجود قوى كهربائية تؤثر على الأجسام المشحونة بشحنة موجبة وأخرى مشحونة بشحنة سالبة. ما هي العوامل التي تؤثر على القوة الكهربائية بين الأجسام المشحونة؟
أجرى الفيزيائي الفرنسي شارل كولوم (1736-1806) سلسلة من التجارب في ثمانينيات القرن الثامن عشر لدراسة العوامل المؤثرة على مقدار القوة الكهربائية بين الأجسام المشحونة كهربائيًا. يشبه الجهاز الذي استخدمه كولوم جهازًا استخدمه كافنديش لدراسة ثابت الجاذبية، يُسمى ميزان الالتواء. درس كولوم قوة الكهرباء، فاستخدم كرتين معدنيتين مشحونتين كهربائيًا، بينما درس كافنديش قوة الجاذبية، فاستخدم كرتين متساويتين في الكتلة وغير مشحونتين كهربائيًا.
العوامل المؤثرة على القوة الكهربائية
استنادًا إلى التجارب التي أجريت باستخدام ميزان الالتواء، اكتشف كولوم عدة أشياء.
في هذه التجربة، تكون المسافة بين الكرتين الصلبتين ثابتة دائمًا. عندما تكون الشحنة الكهربائية على الكرة الصلبة الأولى تساوي 1، والشحنة الكهربائية على الكرة الصلبة الثانية تساوي 1 أيضًا، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على كلتا الكرتين الصلبتين تساوي 1.
حاصل ضرب مقدار الشحنة على واحد، Q 1 ، في مقدار الشحنة على الآخر، Q 2 (F ≈ q 1 q 2 ).
في هذه التجربة، يكون عدد الشحنات على الكرتين الصلبتين متساوياً دائماً. إذا كانت المسافة بين الكرتين الصلبتين تساوي وحدة واحدة، فإن القوة الكهربائية المؤثرة عليهما تساوي وحدة واحدة. أما إذا كانت المسافة بينهما تساوي وحدتين، فإن القوة الكهربائية المؤثرة عليهما تساوي ربع وحدة. وقد استنتج كولوم أن مقدار القوة الكهربائية المؤثرة على الكرتين الصلبتين يتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما (ق ≈ ١/ر² ).
قانون كولومب
يُعدّ قانون كولوم أحد قوانين الفيزياء التي تُفسّر العلاقة بين قوة الكهرباء والشحنة الكهربائية والمسافة بين الشحنات الكهربائية. وقد صيغ هذا القانون بناءً على تجارب أجراها كولوم كما هو موضح في المقال السابق.
ينص قانون كولوم على أن مقدار القوة التي يبذلها جسيم مشحون كهربائياً على جسيم آخر مشحون كهربائياً يتناسب طردياً مع القوة المؤثرة عليه.
ناتج ضرب شحنات الجسيمين يتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما. تعمل هذه القوة على طول خط مستقيم يصل بين الجسيمين. تتنافر الجسيمات ذات الشحنات المتشابهة، بينما تتجاذب الجسيمات ذات الشحنات المختلفة.
يمكن التعبير عن قانون كولوم في معادلات رياضية:
F 12 = القوة الكهربائية بين الجسيم 1 والجسيم 2
q 1 = مقدار الشحنات الكهربائية للجسيم 1
q 2 = مقدار الشحنات الكهربائية للجسيم 2
r 12 = المسافة بين الجسيم 1 والجسيم 2
F21 هي القوة التي تؤثر بها الشحنة q2 على الشحنة q1 ، بينما F12 هي القوة التي تؤثر بها الشحنة q1 على الشحنة q2 . تتنافر القوتان F21 وF12 عندما لا يكون نوع الشحنتين q1 و q2 متماثلاً ، وتتجاذبان عندما لا يكون نوع الشحنتين q1 و q2 متماثلاً.
F 21 و F 12 لهما نفس المقدار، واتجاهات متعاكسة ويعملان على أجسام مختلفة، لذا فإن كلتا هاتين القوتين هما زوج من قوى الفعل ورد الفعل.
