الموصلات والعوازل

الذرات التي تشكل التركيب الداخلي للمادة تتكون من ثلاثة أنواع من الجسيمات: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تشكل البروتونات والنيوترونات النواة الذرية وتُعرف بالنيوكليونات، بينما توجد الإلكترونات في الطبقات الخارجية في شكل “سحب مدارية”. تظل النيوكليونات متماسكة بسبب القوى النووية، وباستثناء الذرات الكبيرة جدًا القابلة للتحلل الإشعاعي، فإنها لا تفقد أو تكتسب بسهولة. في المقابل، فإن الإلكترونات في الطبقات الخارجية، بناءً على التكوين الإلكتروني للذرة، قد تكون أكثر أو أقل حرية في الحركة.

بناءً على ما سبق، يمكننا تصنيف الأجسام الفيزيائية إلى نوعين متضادين: الموصلات والعوازل. في حين أن الموصلات هي مواد يمكنها بسهولة اكتساب وفقد الإلكترونات، تميل العوازل إلى مقاومة تبادل الإلكترونات.

على الرغم من أن الموصلات والعوازل لديها القدرة على فقد أو اكتساب الإلكترونات، فإن الفرق الأساسي يكمن في قابلية حركة الإلكترونات بمجرد أن تلتقطها الذرات الموجودة في المادة. على سبيل المثال، في معظم المعادن، تتمتع الإلكترونات بحرية الحركة مما يُمكن من تشكيل “تيارات كهربائية”. في المقابل، في مواد مثل المطاط، على الرغم من أنها قد تكتسب شحنة كهربائية، إلا أن نقل الشحنات من نقطة إلى أخرى عبرها يكون صعبًا.

الشحن الكهربائي

الشحن الكهربائي يشير إلى ظاهرة اكتساب أو فقدان الشحنة الكهربائية. فيما يلي يتم وصف العمليات التي تحدث من خلالها هذه الظاهرة.

الشحن عن طريق التلامس

الشحن عن طريق التلامس يتضمن شحن جسم عن طريق لمسه بجسم آخر مشحون بالفعل. عند القيام بذلك، يتم إعادة توزيع الإلكترونات بين الجسمين حتى تصل شحناتهما إلى التوازن. لكي تحدث هذه العملية، من الضروري أن يكون كلا الجسمين موصلين؛ إذا لم يكونا كذلك، فلن يتم إعادة توزيع الشحنات بحرية ولن تحدث عملية الشحن.

فيما يلي جدول يلخص الجوانب الرئيسية للشحن عن طريق التلامس.

الشحن عن طريق الفرك

عند فرك جسم بآخر، يحدث ارتفاع طفيف في درجة الحرارة. يعود ذلك إلى أن الطاقة تنتقل بين الجسمين أثناء عملية الفرك. يمكن أن تتسبب هذه الطاقة في نقل الإلكترونات من جسم إلى آخر. عندما يحدث هذا، نقول إن الأجسام اكتسبت شحنة عن طريق الفرك. على عكس الشحن عن طريق التلامس، فإن الشحن عن طريق الفرك يؤدي إلى أن يصبح جسمان محايدان في البداية مشحونين بشحنتين متساويتين في الحجم ولكنهما متعاكستين في الإشارة.

فيما يلي جدول يلخص الجوانب الرئيسية للشحن عن طريق الفرك.

الشحن عن طريق الاستحثاث

من بين طرق الشحن الكهربائي التي قمنا بتحليلها، يتميز الشحن عن طريق الاستحثاث بكونه الطريقة الوحيدة التي لا تتطلب تلامسًا مباشرًا بين الأجسام المعنية. في هذه الطريقة، يتم استخدام تأثير المجال الكهربائي لجسم مشحون على إلكترونات جسم محايد. لفهم هذه الآلية، من الضروري معرفة أن الإلكترونات، التي تحمل شحنة سالبة، يمكن أن تنجذب أو تنفر في وجود جسم آخر مشحون. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري فهم أن الاتصال بالأرض يعمل كمصدر أو مستودع للإلكترونات حسب الحالة.

الاستحثاث من محايد إلى شحنة سالبة

الاستحثاث من محايد إلى شحنة موجبة