خصائص الجسيمات الأولية ذات الشحنة الكهربائية

عن طريق فرك جسمين مختلفين معًا ، وكذلك عن طريق الحث ، يمكن إعطاء الأجسام خصائص خاصة - كهربائية.

الشحنات الكهربائية والجسيمات المشحونة

تعلُّم الهيئات المكهربة أظهر أن خصائصها الكهربائية تفسر من خلال حقيقة أن الجسيمات التي تتكون منها جميع المواد لها خاصية فيزيائية خاصة تسمى الشحنة الكهربائية.

تميز الشحنة الكهربائية علاقة الجسيمات بالمجال الكهرومغناطيسي الخاص بها وتفاعلها مع المجال الكهرومغناطيسي الخارجي. الشحنة هي إحدى الخصائص المميزة للعديد من الجسيمات الأولية. هناك نوعان من الشحنات الكهربائية: ايجابي وسلبي.

كما تعلم ، تتكون كل الأجسام في الطبيعة من جسيمات منفصلة. تسمى هذه الجسيمات الأولية. كل جسيم أولي له خصائصه الخاصة التي تختلف عن خصائص الجسيمات الأخرى. تشمل هذه الخصائص: كتلة الراحة ، والشحنة الكهربائية ، والدوران ، والعزم المغناطيسي ، والعمر ، وما إلى ذلك.

الجسيمات الأولية هي جزء من ذرات وجزيئات المادة ، لكنها يمكن أن تكون أيضًا في حالة حرة. هذه ، على سبيل المثال ، الإلكترونات التي تشكل "غاز الإلكترون" في الأسلاك المعدنية ، إلكترونات تيارات الكاثود في أنابيب مفرغة إلخ.

تتجاذب الجسيمات الأولية ذات الشحنات الكهربائية ذات العلامات المختلفة وتتنافر الشحنات التي تحمل نفس العلامات مع بعضها البعض. عندما تتحرك الجسيمات حولها ، يتم ملاحظة مجال مغناطيسي.

حاملات الشحنة الرئيسية في المادة ، أي الجسيمات التي لها خصائص كهربائية ، هي إلكترونات سالبة الشحنة وبروتونات موجبة الشحنة. إنها جزء من ذرات جميع المواد ، كونها عناصرها الهيكلية الرئيسية.

يتم تحديد مجمل كل الظواهر الكهربائية من خلال شحنات الجسيمات التي تتكون منها الذرات ومجالاتها. في هذا الصدد ، دعونا نتحدث عن التركيب الداخلي للذرات بقدر ما هو ضروري لفهم الظواهر التي يتم النظر فيها في الهندسة الكهربائية.

تركيب ذرات العناصر الكيميائية: هيكل الذرات - الجسيمات الأولية للمادة ، والإلكترونات ، والبروتونات ، والنيوترونات

الخواص الكهربائية للهيئات

عادة ما يكون للمواد الصلبة بنية بلورية: يتم ترتيب ذراتها في الفضاء بتسلسل صارم على مسافة معينة من بعضها البعض ، مما يشكل ما يسمى بالشبكة المكانية أو البلورية. تحتوي المواقع الشبكية على أيونات موجبة.

بسبب المسافات الصغيرة نسبيًا ، تعمل الذرات المجاورة على إلكترونات غلاف التكافؤ لذرة معينة ، ولهذا السبب تشارك إلكترونات التكافؤ مباشرة في تبادل الإلكترون لكل ذرة مع الذرات المجاورة لها.هذا يؤدي إلى حقيقة أن مستويات الطاقة تنقسم إلى عدة مستويات متقاربة والتي تشكل مناطق من حالات طاقة الإلكترون المستمرة.

يتم تحديد الخصائص الكهربائية للأجسام من خلال بنية هذه المناطق وعدد الإلكترونات التي تملأ المناطق وفقًا لمبدأ الاستبعاد. في المعادن التي تشمل ، على سبيل المثال ، النحاس ، يتم ملء نصف نطاق التكافؤ بالإلكترونات ، بينما تمتلئ جميع نطاقات الطاقة السفلية بالكامل.

إن وجود منطقة ممتلئة جزئيًا هو سمة مميزة لجميع المعادن ، ولإثارة إلكترون التكافؤ لذرة معزولة إلى مستوى أعلى ، يلزم وجود أجزاء منفصلة معينة من الطاقة.

في المعادن ، يتم ملء شريط التوصيل جزئيًا. لذلك ، فإن الإلكترونات الموجودة فيه تحتل بسهولة الحالات الحرة ، وعمليًا أي كمية صغيرة من الطاقة كافية لرفع الإلكترون إلى مستوى حر أعلى وإنشاء كهرباء.

نظرًا لأن الموصلية في المعادن ناتجة عن تنقل الإلكترونات ، فهي تسمى الموصلية الإلكترونية… يتم تحديد موصلية الإلكتروليتات من خلال وجود أيونات موجبة وسالبة سهلة الحركة في المحاليل التي تتحلل فيها بعض الجزيئات الذائبة. هذه الموصلية تسمى الموصلية الأيونية.

الموصلية الأيونية الهامة هي خاصية مميزة لبعض الأملاح في الحالة المنصهرة و الغازات في الحالة المتأينة... تتأين الغازات تحت تأثير درجات الحرارة العالية ، والجهد العالي ، وما إلى ذلك. يسمى الغاز ذو الكثافة العالية من الإلكترونات والجزيئات الحرة في الحالة المتأينة بلازما.

أنظر أيضا: المعادن والعوازل - ما هو الفرق؟

قانون كولوم

كان قانون كولوم (1785) أول من أنشأ علاقة كمية بين قيم الشحنات الكهربائية وتفاعلها. لقد لعب هذا القانون ولا يزال يلعب دورًا مهمًا في إنشاء وحدة الشحن وخصائص القوة في المجال الكهروستاتيكي. لمزيد من التفاصيل انظر هنا:قانون كولوم وتطبيقاته في الهندسة الكهربائية