ربما لاحظت أنك إذا مشطت شعرك الجاف بمشط بلاستيكي ثم قربته من قصاصات ورق صغيرة جذبها. وربما سمعت صوت طقطقة وأنت تنزع قميصًا صوفيًا. كل هذا تعبير عن ظاهرة التكهرب التي تدرس في السنة الرابعة متوسط في ميدان الظواهر الكهربائية، وهي الدرس الثاني بعد النموذج المبسط للذرة. تعرض هذه الصفحة نشاطًا بسيطًا يوضح معنى التكهرب، ثم طرقه الثلاث، ثم الكاشف الكهربائي، ثم التفسير بانتقال الإلكترونات، وتنتهي بأخطاء متكررة وأسئلة محلولة.
نشاط: الدلك وقصاصات الورق
التجربة: ندلك مسطرة بلاستيكية وقضيبًا زجاجيًا بقطعة من الصوف، ثم نقرّب كلًا منهما من قصاصات ورقية صغيرة دون لمسها.
الملاحظة: تنجذب القصاصات نحو المسطرة، وتنجذب كذلك نحو القضيب الزجاجي.
النتيجة: نقول إن المسطرة والقضيب تكهربا (اكتسبا خاصية جذب الأجسام الخفيفة) وأن طريقة تكهربهما هي الدلك. ولو لم ندلكهما لما انجذبت القصاصات إليهما.
ما التكهرب؟
التكهرب هو اكتساب جسم شحنة كهربائية، تجعله يجذب الأجسام الخفيفة. وللشحنة الكهربائية نوعان: موجبة وسالبة. والقاعدة المهمة في التجاذب والتنافر:
- الشحنتان المتماثلتان (موجبة مع موجبة أو سالبة مع سالبة) تتنافران.
- الشحنتان المختلفتان (موجبة مع سالبة) تتجاذبان.
طرق التكهرب الثلاث
1. التكهرب بالدلك
ندلك جسمين مختلفين، فيكتسب كل منهما شحنة: كالمسطرة بالصوف أو الكرية المصنوعة من الإيبونيت بالصوف. ويكون الجسمان بعد الدلك مشحونين بشحنتين مختلفتين.
2. التكهرب باللمس
نلمس جسمًا غير مشحون بجسم مشحون فينتقل جزء من الشحنة إليه ويصير مشحونًا بشحنة من نوع شحنة الجسم الأول.
3. التكهرب بالتأثير
نقرب جسمًا مشحونًا من جسم آخر دون أن نلمسه، فيتأثر الجسم الثاني ويتكهرب من بعيد، دون دلك ودون لمس.
الكاشف الكهربائي
هو جهاز صغير نعرف به إن كان جسم ما مشحونًا. ويتركب من:
- قرص معدني في الأعلى يستقبل الجسم المشحون.
- ساق معدنية مثبتة على القرص.
- ورقتين رقيقتين من الألمنيوم معلقتين في طرف الساق.
- وعاء زجاجي يحمي هذه الأجزاء.
- سدادة عازلة (خشبية مثلًا) لا تنقل الكهرباء، وتعزل الكاشف عن الوعاء.
التجربة: نقرب قضيبًا مشحونًا بالدلك من القرص المعدني دون أن نلمسه. فنلاحظ أن الورقتين، وكانتا متلامستين، تتنافران وتبتعدان عن بعضهما.
التفسير: ورقتا الألمنيوم تكهربتا، لكن لا بالدلك ولا باللمس، لأن القضيب لم يلمس القرص. إنه التكهرب بالتأثير. واكتسبت الورقتان شحنتين متماثلتين فتنافرتا.
تفسير التكهرب: انتقال الإلكترونات
الذرة متعادلة في الأصل، لأن عدد الإلكترونات (السالبة) يساوي عدد البروتونات (الموجبة). وعند الدلك تنتقل إلكترونات من جسم إلى آخر:
- الجسم الذي يكتسب إلكترونات يصبح مشحونًا سالبًا.
- الجسم الذي يفقد إلكترونات يصبح مشحونًا موجبًا.
وهكذا نفهم لماذا يتكهرب جسمان بالدلك بشحنتين مختلفتين: أحدهما فقد إلكترونات والآخر اكتسبها. ولا تنتقل البروتونات في هذه الظواهر.
أخطاء شائعة
- القول إن الشحنة الموجبة تنتقل عند الدلك. الذي ينتقل هو الإلكترونات.
- الخلط بين التكهرب بالتأثير واللمس: في التأثير لا يحدث أي لمس.
- القول إن شحنتين من النوع نفسه تتجاذبان. هما تتنافران.
- القول إن الأجسام الخفيفة تنجذب لأنها مغناطيس، وسبب انجذابها شحنة الجسم المدلوك.
أسئلة للتدرب
- ماذا نلاحظ عند تقريب مسطرة بلاستيكية مدلوكة من قصاصات الورق؟ وماذا نستنتج؟
- اذكر طرق التكهرب الثلاث.
- ما أجزاء الكاشف الكهربائي؟
- لماذا تتنافر ورقتا الألمنيوم عند تقريب قضيب مشحون من القرص؟
- ماذا يحدث للإلكترونات عندما يتكهرب جسم بالدلك؟
الأجوبة النموذجية:
- تنجذب القصاصات نحو المسطرة، فنستنتج أن المسطرة تكهربت بالدلك.
- الدلك واللمس والتأثير.
- قرص معدني وساق معدنية وورقتا ألمنيوم ووعاء زجاجي وسدادة عازلة.
- لأنهما اكتسبتا شحنتين متماثلتين بالتأثير، والشحنتان المتماثلتان تتنافران.
- تنتقل إلكترونات من جسم إلى آخر: يكتسبها أحدهما فيصبح سالبًا ويفقدها الآخر فيصبح موجبًا.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ إبراهيم دقيش في فيديو «الدرس 2: مفهوم وطرق التكهرب بشرح سهل وبسيط» الدرس في نحو سبع دقائق، بعد الدرس الأول عن النموذج المبسط للذرة، فيبدأ بنشاط المسطرة البلاستيكية والقضيب الزجاجي والصوف وقصاصات الورق، ثم يعرض طرق التكهرب الثلاث ويصف الكاشف الكهربائي.
وللتدرب على الموضوع، اطلع على هذه الملفات في الموقع: