الفصل 3 في الكتاب الرسمي: الكهرباء الساكنة
في نهاية هذا الدرس أكون قادرًا على:
- أفسّر التكهرب بانتقال الإلكترونات
- أميّز الشحنة الموجبة من الشحنة السالبة
- أستعمل العلاقة q = n × e وأحسب عدد الإلكترونات المنقولة
- أفسّر ظاهرة البرق ودور مانعة الصواعق
أستكشف ثمّ أستنتج
الوضعية
المادّة تتكوّن من ذرّات. كلّ ذرّة تحتوي على نواة موجبة تدور حولها إلكترونات سالبة، والذرّة متعادلة كهربائيًّا لأنّ شحنة النواة تساوي بالقيمة المطلقة مجموع شحن إلكتروناتها.
قيس دقيق: بعد دلك مسطرة PVC بالصوف وُجد أنّ المسطرة تحمل شحنة q = −3,2 × 10⁻⁹ C، وأنّ قطعة الصوف تحمل q' = +3,2 × 10⁻⁹ C.
ألاحظ
- لماذا أصبحت المسطرة سالبة؟
الجواب
لأنّها اكتسبت إلكترونات انتقلت إليها من الصوف.
- لماذا أصبح الصوف موجبًا؟
الجواب
لأنّه فقد إلكترونات، فأصبحت شحنة نواه أكبر من شحنة إلكتروناته.
- ماذا تلاحظ على الشحنتين؟
الجواب
متساويتان بالقيمة المطلقة ومختلفتان في العلامة: الشحنة لا تُخلق ولا تفنى، بل تنتقل.
أستنتج
الجسم المتعادل يحتوي على عدد متساوٍ من الشحن الموجبة والسالبة. يتكهرب الجسم بانتقال الإلكترونات (النوى لا تنتقل):
- جسم يكتسب إلكترونات ← يصبح مشحونًا بشحنة سالبة (q < 0).
- جسم يفقد إلكترونات ← يصبح مشحونًا بشحنة موجبة (q > 0).
الشحنة الكهربائيّة q مقدار فيزيائي قابل للقيس، وحدته الكولون (C). كلّ شحنة مضاعفة للشحنة البسيطة e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C (القيمة المطلقة لشحنة الإلكترون): |q| = n × e حيث n عدد صحيح طبيعي (عدد الإلكترونات المنقولة).
شحنتان من نفس العلامة تتنافران، وشحنتان من علامتين مختلفتين تتجاذبان.
1. التجاذب والتنافر
| الشحنة الأولى | الشحنة الثانية | التأثير |
|---|---|---|
| موجبة | موجبة | تنافر |
| سالبة | سالبة | تنافر |
| موجبة | سالبة | تجاذب |
2. وحدات ورتب مقدار
| الوحدة | الرمز | القيمة بالكولون |
|---|---|---|
| الكولون | C | 1 C |
| الميلّي كولون | mC | 10⁻³ C |
| الميكرو كولون | µC | 10⁻⁶ C |
| النانو كولون | nC | 10⁻⁹ C |
الكولون وحدة كبيرة جدًّا: شحنة 1 C توافق 1 ÷ (1,6 × 10⁻¹⁹) = 6,25 × 10¹⁸ إلكترونًا! لذلك تكون شحن الأجسام المكهربة بالاحتكاك صغيرة (بضعة nC).
3. البرق ومانعة الصواعق
داخل السحب الركاميّة تتكهرب قطرات الماء وحبيبات الجليد بالاحتكاك أثناء صعودها ونزولها: يصبح أسفل السحابة غالبًا سالبًا. عندما تكبر الشحنة كثيرًا يحدث تفريغ كهربائي ضخم بين السحابة والأرض أو بين سحابتين: إنّه البرق، ويصاحبه صوت الرعد.
مانعة الصواعق (اختراع فرانكلين) قضيب معدني مدبّب يوضع في أعلى البناية ويوصل بسلك ناقل غليظ إلى الأرض، فيوجّه التفريغ نحو الأرض بعيدًا عن البناية.
أثناء العاصفة: لا أحتمي تحت شجرة معزولة، أبتعد عن الأعمدة المعدنيّة والماء، وأبقى داخل بناية أو سيّارة مغلقة.
أحلّل وثيقة
حاول الإجابة قبل قراءة التحليل.
مسطرة مدلوكة تحمل شحنة q = −3,2 × 10⁻⁹ C.
الحلّ خطوة بخطوة
- الشحنة سالبة: المسطرة اكتسبت إلكترونات.
- n = |q| ÷ e = 3,2 × 10⁻⁹ ÷ 1,6 × 10⁻¹⁹.
- n = 2 × 10¹⁰.
✓ اكتسبت المسطرة 2 × 10¹⁰ إلكترونًا (20 مليار).
قضيب زجاجي فقد 5 × 10⁹ إلكترونًا أثناء دلكه بالحرير.
الحلّ خطوة بخطوة
- فقد إلكترونات: الشحنة موجبة.
- q = n × e = 5 × 10⁹ × 1,6 × 10⁻¹⁹.
- q = 8 × 10⁻¹⁰ C = 0,8 nC.
✓ q = +8 × 10⁻¹⁰ C، والحرير يحمل −8 × 10⁻¹⁰ C.
انتبه! أخطاء شائعة
ما يجب أن أحفظه
- التكهرب = انتقال إلكترونات.
- اكتساب إلكترونات ← شحنة سالبة؛ فقدانها ← شحنة موجبة.
- وحدة الشحنة: الكولون (C)؛ e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C.
- |q| = n × e.
- البرق تفريغ كهربائي، ومانعة الصواعق توجّهه إلى الأرض.
📚 مصطلحات الدرس
3 مصطلحات من هذا الدرس في القاموس المدرسي: التعريف ومقابله بالفرنسية، ومثال.
اختبر نفسك
4 أسئلة · إصلاح فوري1. جسم اكتسب إلكترونات يصبح:
2. وحدة الشحنة الكهربائيّة:
3. قيمة الشحنة البسيطة:
4. شحنتان سالبتان:
سلسلة تمارين الدرس
كلّ التمارين ←8 تمارين من ثلاثة مستويات، بأسئلة جديدة في كلّ محاولة.
- صحيح أم خطأ؟لم يُنجز
- أكمل بالكلمة المناسبةلم يُنجز
- أختار الإجابة الصحيحةلم يُنجز
- أصنّفلم يُنجز
- عدد الإلكترونات المنقولةلم يُنجز
- من عدد الإلكترونات إلى الشحنةلم يُنجز
- وضعية مشكل 1لم يُنجز
- وضعية مشكل 2لم يُنجز
تدرّب على: الشحنة الكهربائيّة
صحيح أم خطأ، أكمل، اختر، صنّف، ووضعيات: إصلاح فوري مع التعليل.
فهمت الدرس؟ جرّب بنفسك
8 تمارين · التصحيح فورًا · أعداد جديدة في كلّ محاولة
ابدأ التمارين