فهم الشحنة الكهربائية
الشحنة الكهربائية هي خاصية أساسية للمادة تجعلها تتعرض لقوة عندما توضع في مجال كهرومغناطيسي. إنها خاصية محفوظة للجسيمات دون الذرية.
مقدمة
الشحنة الكهربائية هي إحدى الخصائص الأساسية للمادة، إلى جانب الكتلة والطاقة. تحدد كيفية تفاعل الجسيمات مع المجالات الكهرومغناطيسية وهي أساس جميع الظواهر الكهربائية التي نلاحظها في الطبيعة والتكنولوجيا.
التاريخ
تم دراسة مفهوم الشحنة الكهربائية لأول مرة من قبل الإغريق القدماء الذين لاحظوا أن الكهرمان (elektron باليونانية) يمكن أن يجذب الأشياء الخفيفة عند فركه. تطور الفهم الحديث من خلال عمل علماء مثل بنجامين فرانكلين، الذي قدم مفهوم الشحنات الموجبة والسالبة، ولاحقاً من خلال ميكانيكا الكم.
الوحدات الأساسية
كولوم (C)
وحدة الشحنة الكهربائية الأساسية في النظام الدولي، تُعرَّف بأنها الشحنة المنقولة بواسطة تيار ثابت قدره أمبير واحد في ثانية واحدة.
الشحنة الأولية (e)
الوحدة الأساسية للشحنة الكهربائية، حوالي 1.602 × 10⁻¹⁹ كولوم، يحملها بروتون أو إلكترون واحد.
أمبير-ساعة (Ah)
وحدة تُستخدم عادة لسعة البطارية، تساوي 3600 كولوم.
التطبيقات
- قياس سعة البطارية وأنظمة تخزين الطاقة
- الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي في الإلكترونيات
- دراسات فيزياء الجسيمات والبنية الذرية
- عمليات الكيمياء الكهربائية والطلاء الكهربائي
- الحماية من البرق والسلامة الكهربائية
العلاقات الأساسية للشحنة
Q = I × tالشحنة الكهربائية (Q) تساوي التيار (I) مضروباً في الزمن (t). تُظهر هذه العلاقة كيف تتراكم الشحنة مع الزمن مع تدفق تيار ثابت.