رحلة الوحدة: من الإلكترون إلى الصاعقة
لقد أنهينا رحلتنا في "الكهرباء الإستاتيكية". في هذه الوحدة، لم نتعلم فقط قوانين جافة، بل اكتشفنا القوة الخفية التي تمسك بزمام المادة. من حركة الإلكترونات الدقيقة داخل الذرة، إلى القوى الهائلة التي تسبب البرق، وصولاً إلى التكنولوجيا التي تطبع أوراقنا وتطلي سياراتنا.
هذا الملخص هو خريطتك الذهنية لربط كل ما سبق في صورة واحدة متكاملة.
⚛️ 1. الأساس المجهري (أصل الحكاية):
كل الظواهر الكهربائية تبدأ من سؤال واحد: أين ذهبت الإلكترونات؟
- التكهرب: هو عملية انتقال للإلكترونات فقط. (فقد = موجب، اكتساب = سالب).
- حفظ الشحنة: الشحنة لا تفنى، الإلكترونات التي يخسرها الصوف يكسبها البلاستيك.
- المادة: تقسم حسب حرية حركة إلكتروناتها إلى:
- موصلات: إلكترونات حرة (نحاس) $\leftarrow$ الشحن باللمس أو الحث.
- عوازل: إلكترونات مقيدة (زجاج) $\leftarrow$ الشحن بالدلك.
📏 2. لغة القوانين (الكيف والكم):
انتقلنا من وصف الظاهرة إلى حسابها بدقة:
| أ) قانون كولوم (القوة $F$): يحسب التفاعل المتبادل بين الشحنات. $$F = k \frac{Q_1 Q_2}{r^2}$$
* يتأثر جداً بالوسط (السماحية $\varepsilon$) والمسافة. |
| ب) المجال الكهربائي (الأثر $E$): هو "الوسيط" الذي ينقل القوة عبر الفراغ. $$E = \frac{F}{q_0} \quad \text{أو} \quad E = k \frac{Q}{r^2}$$
* خطوط المجال تخرج من الموجب وتدخل للسالب ولا تتقاطع. |
🛠️ 3. الأدوات والتطبيقات:
- الكشاف الكهربائي: عيننا التي ترى الشحنات (بالانفراج).
- قفص فاراداي: المجال داخل الموصل المشحون يساوي صفراً (حماية السيارات والطائرات).
- في الصناعة:
- التحكم (الطلاء، الطابعات).
- التنقية (مرسبات المداخن).
- السلامة (مانعات الصواعق، تأريض الشاحنات).
🗺️ خارطة المفاهيم: ماذا لو سُئلت؟
- ❓ كيف تتكون الشحنة؟ $\leftarrow$ (دلك، لمس، حث).
- ❓ كيف نكشف؟ $\leftarrow$ (كشاف كهربائي).
- ❓ كم القوة؟ $\leftarrow$ (قانون كولوم $F$).
- ❓ كيف تؤثر عن بعد؟ $\leftarrow$ (المجال الكهربائي $E$).
- ❓ أين تذهب الشحنة؟ $\leftarrow$ (تستقر على السطح الخارجي للموصلات).