في الفيزياء الكهربائية، هناك تجارب بسيطة تساعدنا على فهم سلوك الشحنات الكهربائية وتوزعها على الأجسام المعدنية. إحدى هذه التجارب تتعلق بكرتين معدنيتين متلاصقتين ومتعادلتين، وساق مشحون موجب يُقرب منهما. دعونا نشرح هذا بالتفصيل.
الوضع الابتدائي
لنفترض وجود كرتين معدنيتين متلاصقتين، أي أن سطحهما يلمس بعضه، وكل منهما متعادل كهربائيًا، أي لا يحمل أي شحنة صافية. في هذه الحالة، تكون الإلكترونات في الكرتين موزعة بشكل متساوٍ، ولا يوجد مجال كهربائي ظاهر حولهما.
تقريب ساق موجب الشحنة
عند تقريب ساق مشحونة موجبًا من إحدى الكرتين، يبدأ تأثير المجال الكهربائي للساق بالعمل على الإلكترونات الحرة في الكرتين. لأن الساق موجبة الشحنة، فإنها تجذب الإلكترونات (الشحنات السالبة) من داخل الكرتين.
- في الكرتين المتلاصقتين، تتحرك الإلكترونات من الكرتين باتجاه الساق الموجبة.
- الكرت القريب من الساق يستقبل زيادة في الإلكترونات على سطحه المواجه للساق، فيصبح سطحه سلبيًا نسبيًا.
- الكرت البعيد، بسبب انتقال بعض الإلكترونات إلى الكرت القريب، يصبح سطحه بعيد عن الساق موجبًا نسبيًا.
فصل الكرتين
إذا قمنا بفصل الكرتين وهما تحت تأثير الساق الموجبة، يظل توزيع الشحنات الناتج عن تأثير الساق محفوظًا:
- الكرت الذي كان أقرب إلى الساق سيحمل شحنة سالبة صافية نتيجة تراكم الإلكترونات.
- الكرت الذي كان بعيدًا عن الساق سيحمل شحنة موجبة صافية نتيجة نقص الإلكترونات.
النتيجة النهائية
بعد إزالة الساق الموجبة وفصل الكرتين، نحصل على شحنتين متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الإشارة:
الكرت الأول: شحنة سالبة
الكرت الثاني: شحنة موجبة
هذا التوزيع يعكس تأثير الحث الكهربائي، وهو طريقة شائعة لشحن الأجسام المعدنية دون اتصال مباشر بمصدر الشحنة.
الاجابة : مختلفتين
أهمية التجربة
هذه التجربة البسيطة توضح مفاهيم أساسية في الكهرباء:
- الحث الكهربائي: قدرة جسم مشحون على تحريك الشحنات داخل جسم موصل قريب دون تلامس مباشر.
- توزيع الشحنات على الموصلات: الشحنات تتحرك بحيث تقلل الطاقة الكلية للنظام.
- فصل الأجسام المشحونة: عند الفصل، تبقى الشحنات متوازنة ولكن متعاكسة.
بهذه الطريقة، يمكن للطلاب والمبتدئين فهم كيفية شحن الأجسام المعدنية بطريقة غير مباشرة ودون لمسها بالشحنة مباشرة، وهي قاعدة أساسية في التجارب الكهربائية والمبادئ العلمية للشحنات.
