بحث عن قانون كولوم

العالم كولوم

يُعد الفيزيائي والمُهندس الفرنسي شارل دي كولوم (بالإنجليزية: Charles de Coulomb) صَاحِب العديد من الاكتشافات في مجال الكهرباء والمغناطيسية، كما أنه صاحب نظرية سُميت باسمه وهي نظرية كولوم، وقد وُلِد العالم كولوم في 14 حزيران 1736م، في أنغوليم في فرنسا، حيث كان والديه المُحامي هنري كولوم (بالإنجليزية: Henri Coulomb)، ووالدته كاترين باجيت (بالإنجليزية: Catherine Bajet) مِن عائلة أرستقراطية مَعروفة في أنغوليم، ثُمَّ انتقلا لِباريس حيث دَرس العالم شارل دي كولوم الرياضيَّات، وفي عام 1759م التحق في المدرسة العسكرية، ليتَخرَّج بَعدها من كلية الهندسة الملكية في مزيريس في عام 1761م.^[١]

لقَد عَمِل في بداية حياته المهنية في مجال التصميم الهيكلي وميكانيكا التربة، وقد أشرف على بناء حِصن مَصنوع مِن الخَشب بالكامِل في عام 1779م في روشفورت الواقعة في فرنسا، مما ساعده على إجراء أبحاثة حول الاحتكاك وصلابة الحِبال، وبالتالي قام بإعداد نظرية الآلات البسيطة (بالإنجليزية: Theory of Simple Machines) والتي قد حَصلت على مركز الأول في مُسابقة أكاديمية العلوم. ثم قام العالم كولوم بكتابة 7 ورقات يتناول فيهم جوانب مُتعددة مِن دراسات عِلم الكهرباء والمغناطيسية في الفترة ما بين 1785 و1791م، والمعروفة الآن باسم قانون كولوم (بالإنجليزية: Coulomb's Law)، والذي ينص على أنَّ القوة بين شحنتين كهربائيتين تتناسب طردياً مع ناتج الشحنتين، وتتناسب عكسياً مع مُربع المسافة بينهما، وقد توفي هذ العالم في باريس في 23 آب 1806م.^[١]

قانون كولوم

يُمكن التعبير عن قانون كولوم بالصيغة الرياضيَّة التالية:^[٢]

(ق = ك* ش₁ *ش₂)/ ف²

حيث إنَّ ق ترمُز للقوة الكهربائيَّة المُتبادلة بين الشُحنات، و ش₁ هي قيمة الشحنة الأولى، و ش₂ هي قيمة الشحنة الثانية، أمَّأ عن ك هو قيمة ثابتة وتُساوي (1/4* π* ε0) و ε0 تُقرأ أبسيلون (بالإنجليزية: epsilon)، وهي قيمة السماحيَّة في الفراغ وقيمتها 8.854 × 10^-12 كولوم ² نيوتن ^-1 متر ^-2، ومنها فإن قيمة الثابت ك تُساوي 9 × 10⁹ نيوتن متر² /كولوم².

القوة الكهربائية

تُعتبر القوة الكهربائية أحد أنواع القوى التي تُقاس بوحدة النيوتن، وهي عبارة عن كميَّة مُتجَّهة يُعبَّر عنها بِمقدار واتجاه، ويعتمد اتجاه القوة الكهربائيَّة على نوع الشحنة الخاصَّة بالجسم، فإذا كان الجسم شُحنته مُوجبة وأثَّر عليه جسم آخر مُوجِب الشُّحنة فإن الجسمان يتنافران، كذلك إذا كان الجسم سالب، والجسم الآخر المؤثِّر عليه أيضاً سالب فسيتنافران أيَّ أنَّهما سيتجهان في اتجاهان مُتعاكسان، أمَّا إذا كان الجسم موجب وأثَّر عليه جسم سالب، أو إذا كان الجسم سالب وأثَّر عليه آخر موجب فإنَّ الجسمان سيتجاذبان أيَّ أنَّهما سيتجهان باتجاه بعضهما البعض.^[٣]

بناءً على ذلك، يُمكن تلخيص أهم خواص القوة الكهربائيَّة بما يلي:^[٤]

• الشحنات المُتشابهة تتنافر، والشحنات المُختلفة تتجاذب.
• التجاذُب أو التنافُر يحدث على طول الخط المُستقيم الواقع بين الشُحنات.
• يتناسب حجم القوة الكهربائيَّة تناسُباً عكسياً مع مربع المسافة بين الشُحنتين، وبناءً على ذلك إذا تضاعفت المسافة بين الشحنتين، فإنَّ قوة التجاذب أو التنافر ستُصبِح أضعف بمِقدار أربع مرات من القيمة الأصليَّة، وفي حال أنَّ الشحنة أصبحت أقرب بِمقدار 10 مرات، فإنَّ القوة الكهربائيَّة ستزيد بمقدار 100 مرة.
• يتناسب حجم القوة الكهربائية مع قيمة كل شُحنة من الشُحنات، في حين تُقاس الشحنات بوحدة الكولوم، فإذا كانت إحدى الشحنات موجبة مقدارها 0.1 كولوم، وكانت الشحنة الثانية موجبة أيضاً ومقدارها 0.2 كولوم، فإنهما سيتنافران بقوة مقدارها مُعتمد على ناتج الضرب 0.2 × 0.1، ففي حال تمَّ تقليص قيمة الشحنتين بِمقدار النِّصف، فإن قوة التنافُر ستقل بمقدار الربع عن قيمتها الأصلية.

تطبيقات العملية على قانون كولوم

يُمكن الاستفادة من قانون كولوم عمليَّاً وذلك من خلال:^[٥]

• الطلاء الإلكتروستاتيكي (بالإنجليزية: electrostatic painting)، وهو طلاء يستخدم غالباً للدراجات.
• بطابعات الليزر (بالإنجليزية: laser printers).
• طابعات الحِبر النَّفاث (بالإنجليزية: ink jet printers).
• عملية التصوير بالأشعة السينية (بالإنجليزية: xerography process).

المراجع

1. ^ ^{أ ب} "charles de coulomb", www.biography.com, Retrieved 15-5-2019. Edited.
2. ↑ "Coulomb’s Law", www.toppr.com/, Retrieved 2-5-2019. Edited.
3. ↑ " Coulomb's Law", www.physicsclassroom.com, Retrieved 1-5-2019. Edited.
4. ↑ Adam Augustyn, "Coulombs law"، www.britannica.com, Retrieved 2-5-2019. Edited.
5. ↑ Marcia Wendorf (24-4-2019), "What Are the Applications of Coulomb's Law?"، interestingengineering.com/, Retrieved 2-5-2019. Edited.