الكهرباء

الكهرباء طاقة متولدة نتيجة انتقال الكترونات (ذات شحنة سالبه - ) من طرف موصل إلى الطرف الآخر و يكون التيار الكهربائي في عكس اتجاة حركة الإلكترونات و الناتج عن وجود فرق في الجهد الكهربائي بين طرفي الموصل.
جاء اكتشاف الكهرباء عندما لاحظ أحد المفكرين انجذاب الريش وقصاصات الورق الصغيرة إلى قطع الكهرمان التي دلكت بالصوف وقد كانت هذه هي بداية اكتشاف الكهربية الساكنة أو الالكتروستاتيكية
الشحنة الكهربائية هي إحدى خواص الجسيمات دون الذرية (مثل الالكترون و البروتون) و التي تتفاعل مع المجال الكهرومغنطيسي و تسبب قوى الانجذاب و التنافر بينهم. الشحنة الكهربية أدت إلى وجود احدى القوى الرئيسية الطبيعية الأربعة, كما أنها من الخواص المحفوظة للمادة و يمكن قياسها كمّاً. لهذا يمكن استخدام عبارة "كمية الكهرباء" بدلاً من عبارات "شحنة الكهرباء" و "كمية الشحنة" و العكس صحيح. هناك نوعان من الشحنة و هي: نطلق على احداها موجبة و الأخرى سالبة. بالتجربة, نجد أن الأجسام المشحونة بشحنة متماثلة تتنافر بينما الأجسام المشحونة بشحنات مختلفة تتجاذب. يمكن حساب مقدار قوة التجاذب أو التنافر باستخدام قانون كولوم.

قدم هذا المفهوم مايكل فاراداي. تؤثر قوة المجال الكهربي بين شحنتين بنفس الطريقة التي تؤثر بها قوة الجاذبية بين كتلتين. و لكن المجال الكهربي مختلف قليلاً. قوة الجاذبية تعتمد على كتلة الجسمين بينما القوة الكهربية تعتمد على شحنة الجسمين. وبينما يمكن للجاذبية جذب كتلتين تجاه بعضهما فقط, يمكن للقوة الكهربية أن تكون قوة تجاذب أو تنافر. إذا كانت الشحنتان بنفس الاشارة (مثال: كلتاهما موجبة) ستكون هناك قوة تنافر بينهما. أما إذا كانت الشحنتان مختلفتين فسيكون هناك قوة تجاذب بين الجسمين. يتناسب مقدار القوة عكسياً مع مربع المسافة بين الجسمين, كما يتناسب طردياً مع حاصل ضرب مقدار الشحنتين دون إشارة

فرق الجهد الكهربي بين نقطتين يعرف بالشغل المبذول (ضد القوى الكهربية) لكل وحدة شحنة في تحريك شحنة نقطية موجبة ببطء بين النقطتين. إذا أخذت احدى النقطتين كنقطة مرجعية بجهد صفر, فيمكن تعريف الجهد الكهربي عند أي نقطة على أنه الشغل المبذول لكل وحدة شحنة في تحريك شحنة نقطية موجبة من نقطة المرجع إلى النقطة المراد تحديد جهدها. للشحنات المعزولة تعتبر نقطة المرجع عادةً ما لا نهاية. وحدة قياس الجهد هي الفولت (1 فولت = 1 جول/كولوم). هناك تشابه بين الجهد الكهربي و درجة الحرارة: لكل نقطة في الفراغ درجة حرارة مختلفة, و التدريج الحراري يدل على اتجاه و مقدار القوة المحركة التي تؤدي إلي انتقال الحرارة. بالتماثل, هناك جهد كهربي لكل نقطة في الفراغ, و تدريجه يدل على اتجاه و مقدار القوة المحركة وراء حركة الشحنة

[عدل] خط المجال الكهربائي
هو المسار الذي تسلُكه شحنة اختبار موجبة حرة الحركة عند وضعها في المجال.

[عدل] مميزات خطوط المجال الكهربائي

1. تبدأ خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة وتنتهي عند الشحنة السالبة.
   
2. تتناسب كثافة خطوط المجال طردياً مع مقدار الشحنة الكهربائية.
   
3. نحدد اتجاه المجال الكهربائي عند أي نقطة بنفس اتجاه المماس عند تلك النقطة.
   

[عدل] خطوط المجال الكهربائي


خطوط وهمية تبين مسار وإتجاه حركة شحنة اختبار موجبة توضع في النقطة المراد إيجاد شدة المجال عليها.

[عدل] خصائص خطوط المجال

1. خطوط وهمية تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل في السالبة.
   
2. لا تتقاطع.
   
3. تدل كثافة الخطوط على قيمة شدة المجال في المنطقة حيث تتناسب طرديا معها.
   

[عدل] المجال المنتظم


هو المجال الذي قيمته ثابته عند جميع النقاط ويمكن الحصول عليه من خلال صفيحتين متوازيتين مشحونتين بنفس مقدار الشحنة لكن الأولى موجبة والثانية سالبة.

[عدل] المجال الكهربائي


هو المنطقة المحيطة بالشحنة التي تظهر منها القوة الكهربائية للشحنة.

[عدل] شدة المجال الكهربائي


هو مقدار القوة التي تؤثر فيها الشحنة على شحنة اختبار موضوعه في مجال هذه الشحنة.
الصيغة الرياضية للمجال الكهربائي
م=ق÷ش حيث:-
م:- شدة المجال وتقاس "نيوتن/كولوم" ق:- القوة الكهربائية وتقاس "نيوتن" ش:- مقدار شحنة الإختبار وتقاس "كولوم"
أو م=(أ×ش)÷ف^2 حيث:-
أ:- ثابت كولوم ويعتمد على مادة الوسط ويساوي 9×10^9 نيوتن.م2^/كولوم^2 ش:- مقدار الشحنة ويقاس "كولوم" ف:- المسافة بين الشحنة والنقطة المراد إيجاد المجال فيها وتقاس "م(متر)" إذا كان هناك أكثر من شحنة نقطية وأردنا حساب المجال الناتج عنها عند نقطة معينة نتبع الخطوات التالية:-

1. نجد المجال الناتج من ش1عند النقطة ويكون م1
   
2. نجد الناتج عن ش2 عند النقطة ويكون م2
   
3. نجد محصلة المجالات فنكون قد حصلنا على (مح)
   
4. نجد إتجاه المحصله
   

ولإيجاد المحصلة نستخدم أحد هذه القوانين:-

• مح = م1+م2 إذا كانت القوتين بنفس الإتجاه
  
• مح = م1-م2 (القيمة المطلقة) إذا كانت القوتين متعاكستين في اللإتجاه
  
• مح = (م1^2+م2^2+2×م1×م2×جتاΘ)√ (المعادلة كاملة تحت الجذر)
  

إذا كانت بينهم زاوية حيث يتم تعويض قيمة الزاوية مكان Θ