التكهرب بالدلك: تجاذب وتنافر
يفسّر تكهرب البالون وكنزة الصوف بانتقال الشحنات السالبة عند الدلك، ويتنبّأ بالتجاذب أو التنافر بين جسمين مشحونين.
المحاكاة التفاعلية
محاكاة تفاعلية: البالونات والكهرباء الساكنة — من PhET
لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.
في كتابك
- نشاط (١): ألعب وأكتشف — الجزء الثاني، ص ٣٦
- نشاط (٣): الشّحنة الكهربائيّة وأنواعها — الجزء الثاني، ص ٣٨
- نشاط (٤): تجاذب، تنافر — الجزء الثاني، ص ٤٢
خطوات التجربة
افتح المحاكاة وتأكّد أن «إظهار جميع الشحنات» مختار. عُدّ الشحنات الموجبة والسالبة على البالون قبل الدلك: هل هو متعادل كهربائيًا؟
اسحب البالون وادلكه بكنزة الصوف عدة مرات، وراقب الشحنات السالبة تنتقل من الكنزة إلى البالون.
املأ جدولًا كجدول الكتاب للبالون والكنزة قبل الدلك وبعده: الشحنة الأكثر عددًا، ونوع شحنة الجسم.
اترك البالون على مسافة قصيرة من الكنزة، ولاحظ هل يتحرّك نحوها أم يبتعد عنها.
قرّب البالون المشحون من الجدار دون أن يلمسه، وراقب الشحنات السالبة في الجدار، ثم اتركه ولاحظ ما يحدث.
اضغط «إعادة ضبط البالونات»، ثم ضع علامة في المربع الذي بجانب صورة البالونين لتضيف بالونًا ثانيًا. ادلك البالونين كليهما بالكنزة، ثم قرّب أحدهما من الآخر واتركه ولاحظ.
الفكرة العلمية
الأجسام في حالتها الطبيعية متعادلة كهربائيًا: عدد الشحنات السالبة فيها يساوي عدد الشحنات الموجبة. وعند الدلك تنتقل الشحنات السالبة وحدها من جسم إلى آخر، أما الموجبة فتبقى مكانها. لذلك كسب البالون شحنات سالبة فصار سالب الشحنة، وفقدت الكنزة مثلها فصارت موجبة الشحنة. وهذا ما يحدث للمسطرة البلاستيكيّة حين تُدلك بالصوف في كتابك. وتبقى هذه الشحنات ساكنة على الجسم فترة من الزمن، وتُسمّى الكهرباء السكونيّة. والشحنات المتشابهة تتنافر، والمختلفة تتجاذب: فالبالون ينجذب إلى الكنزة، والبالونان المدلوكان يتنافران. أما الجدار فمتعادل، لكن شحناته السالبة تبتعد قليلًا عن البالون السالب، فيصير سطح الجدار القريب منه موجبًا فينجذب إليه البالون.
قوّم نفسك
جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.
دلكت البالون بالكنزة. ما نوع شحنة البالون بعد الدلك، ولماذا؟
- موجبة، لأنه كسب شحنات موجبة من الكنزة
- سالبة، لأنه كسب شحنات سالبة من الكنزة
- متعادلة، لأن الدلك لا يغيّر الشحنة
- سالبة، لأن شحناته الموجبة خرجت منه إلى الكنزة
اعرض الإجابة
ب) سالبة، لأنه كسب شحنات سالبة من الكنزة
رأيت في المحاكاة الشحنات السالبة تنتقل من الكنزة إلى البالون، فصار عدد السالبة عليه أكبر. ومن اختار أن الموجبة انتقلت ظنّ أن نوعي الشحنات يتحرّكان، والصحيح أن السالبة وحدها هي التي تنتقل، كما في المعلومة المفيدة في كتابك.
صارت كنزة الصوف موجبة الشحنة بعد الدلك. ما سبب ذلك؟
- تكوّنت فيها شحنات موجبة جديدة بسبب الدلك
- انتقلت إليها شحنات موجبة من البالون
- انتقلت إليها شحنات موجبة من الهواء
- فقدت شحنات سالبة وبقيت شحناتها الموجبة كما هي
اعرض الإجابة
د) فقدت شحنات سالبة وبقيت شحناتها الموجبة كما هي
عدد الشحنات الموجبة على الكنزة لم يتغيّر، لكنها خسرت شحنات سالبة، فصارت الموجبة أكثر. ومن ظنّ أن شحنات جديدة تكوّنت نسي أن الدلك ينقل الشحنات ولا يصنعها.
دلكت البالونين كليهما بالكنزة ثم قرّبت أحدهما من الآخر. ماذا يحدث؟
- يتنافران، لأن شحنتيهما سالبتان متشابهتان
- يتجاذبان، لأن كليهما مشحون
- لا يحدث شيء، لأن شحنتيهما متساويتان
- يتجاذبان، لأن أحدهما يصير موجبًا عند الاقتراب
اعرض الإجابة
أ) يتنافران، لأن شحنتيهما سالبتان متشابهتان
كلا البالونين كسب شحنات سالبة من الكنزة نفسها، والشحنات المتشابهة تتنافر. ومن اختار التجاذب لأن كليهما مشحون خلط بين «جسم مشحون» و«جسمين مختلفي الشحنة»: التجاذب يحتاج شحنتين مختلفتين.
الجدار متعادل كهربائيًا، فلماذا ينجذب إليه البالون المشحون؟ اعتمد على ما رأيته من شحنات الجدار.
اعرض الإجابة
عند اقتراب البالون السالب تبتعد الشحنات السالبة في الجدار قليلًا عنه، فيصير سطح الجدار القريب من البالون موجبًا. والشحنات المختلفة تتجاذب، فينجذب البالون إلى الجدار. ويبقى الجدار كله متعادلًا، فلم يكسب شحنات ولم يفقدها.
اختر «إخفاء الشحنات». كيف تعرف في المحاكاة إن كان البالون مشحونًا دون أن ترى الشحنات؟
اعرض الإجابة
أقرّب البالون من الجدار أو من الكنزة وأتركه. إن تحرّك نحوهما فهو مشحون، لأن الجسم المشحون يجذب الجسم المتعادل. وإن بقي مكانه فهو متعادل. وهذه طريقة الكتاب نفسها حين نقرّب المسطرة من قصاصات الورق.