نیروی الکتریکی

دید کلی

• چرا وقتی لباس پلاستیکی را از تن خود در می‌آورید لباس به تن شما می چسبد؟
• چرا بعد از شانه نمودن سر ، شانه می‌تواند خرده‌های کاغذ را بلند کند؟
• چرا بعد از راه رفتن روی فرش ، اگر به دستگیره در دست بزنید به دست شما شوک وارد می‌شود؟

اینها نمونه‌هایی از نیرویی هستند که از بسیاری جهات شبیه به نیروی گرانشی است. زیر ظاهرا از راه دور و از طریق خلا اثر می‌کند. اگر شانه‌ای را به سر خود بزنید و آن را به توپ پینگ پنگ آغشته بهگرافیت آویزان نزدیک کنید، شانه توپ را از فاصله‌ای جذب می‌کند. اما این نیرو از نوع گرانشی نیست زیرا خیلی قویتر از آن است. جاذبه گرانشی بین توپ پینگ پنگ و شانه به قدری ضعیف است که قابل آشکارسازی نیست. برای اینکه نیروی گرانشی آشکار سازی شود، جسمی در اندازه کره زمین یا ماهلازم است. 

نیروی جدید یک خاصیت موقتی دارد. زیرا اگر بعد از شانه زدن مدتی صبر کنید، احتمالا اثر این نیرو ناپدید خواهد شد. برای اینکه شانه توپ را جذب کند باید بار الکتریکی به آن داده شود. اگر توپ را بهشانه باردار شده نزدیک نمایید، توپ از شانه دور خواهد شد. یعنی بین شانه و توپ نیروی دافعه وجود دارد و این چیزی است که هرگز در نیروی گرانشی دیده نشده است. اگر دو شانه باردار را به هم نزدیک کنید هدیگر را دفع خواهند کرد.

برهمکنش انواع بار الکتریکی

• بارهای همنام همدیگر را دفع می‌کنند. نیرویی که این نوع بارها بر هم وارد می‌کنند، از نوع دافعه است. اگر دو جسم را با میله شیشه‌ای یا هر دو با میله پلاستیکی باردار کنیم همدیگر را دفع می‌کنند.
• بارهای غیر همنام همدیگر را جذب می‌کنند. نیرویی که این نوع بارها برهم وارد می‌کنند از نوع جاذبه می‌باشد. اگر یکی از اجسام را با میله شیشه‌ای و دیگری را با میله پلاستیکیباردار کنیم همدیگر را جذب خواهند کرد.
• آزمایش ها و نتایج حاصل از بررسیها نشان می‌دهد که ظاهرا دو نوع بار متفاوت وجود دارد که نوع مثبت آن در میله شیشه‌ای و نوع منفی آن در میله پلاستیکی تولید می‌گردد.

بار الکتریکی

آیا می توان مقدار بار الکتریکی را اندازه گیری کرد؟ برای پاسخ به این سوال باید چگونگی وابستگی نیروی الکتریکی به بارهای الکتریکی را پیدا کنیم. بر طبق قانون کولن نیروی میان بارها با مقدارشان نسبت مستقیم دارد و با مربع فاصله میان بارها نسبت عکس دارد.

Fee=Kq₁q₂/r²

در رابطه فوق q نشانگر بار ذرات و r نشانگر فاصله میان بارهاست. ثابت K ، ثابت جهانی کولن است و مقدار آن به متریکهای استاندارد انتخابی وابسته است. در سیستم SI با یکای بار الکتریکی ، کولن مقدار آن برابر K=9.00x10⁹ Nm²/c² می‌باشد.

آزمایش ساده

برای تقسیم بار الکتریکی به کسرهای مشخص و بررسی نیروی الکتریکی بین ذرات ، آزمایش زیر را انجام می دهیم:

• دو توپ پینگ پنگ را با گرافیت آغشته کنید تا رسانا شوند، به گونه ای که هر باری که با آن داده شود به طور یکسان میان خود تقسیم کنند.
• دو توپ را باردار کنید و باهم تماس دهید تا مقدار بارشان یکسان شود.
• نیروی میان بارها را با استفاده از زاویه انحراف بینشان هنگامی که آویزانند، بیابید.
• انگشت خود را به یکی از آنها بزنید تا تمام بارشان به بدن شما منتقل شود «اتصال زمین).
• دوباره آنها را باهم تماس دهید تا بار باقیمانده میان آنها به طور یکسان تقسیم شود در این صورت مقدار بار هرکدام نصف مقدار قبلی خواهد بود.
• یک بار دیگر نیروی میان آنها را به کمک زاویه انحراف بینشان پیدا کنید. با تکرار چندین مرحله‌ای این آزمایش نتیجه جالبی حاصل می‌شود.
• آزمایش اخیر نیروی میان بارها را به مقدار بارها و فاصله بینشان مربوط می‌کند که به طور تجربی قانون کولن را تایید می‌کند

منبع:نبروی الکتریکی