المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : الشحن عن طريق الحث (Charging Objects By Induction)



Rise Company
13-12-2015, 15:54
الشحن عن طريق الحث (Charging Objects By Induction)
المواد مثل الزجاج و المطاط والخشب تعتبر عوازل كهربائيّة. عندما نقوم بشحن "كهربة"هذه المواد بالفرك المساحة التي قمنا بفركها فقط هي التي تكتسب الشحنة والجسيمات المشحونة تعجز عن الحركة الة منطقة اخرى من الجسم. بالمقابل المواد مثل النحاس والألمنيوم والفضة قادة موصلات جيدة للكهرباء وإذا شحنت في منطقة صغيرة فإن الشحنة تتوزع على سطح المادة وإذا قمت بفرك قطعة من الحديد أو الألمنيوم بالصوف او الفرو فإنها لن تجذب الورقة مما يجعلنا نعتقد أن الحديد لا يمكن أن يشحن لكن ان قمت بإضافة مقبض خشبي لهذه القطعة الحديدية أو النحاسية فذلك سيجعلها تبدوا مشحونة وستجذب قصاصة الورق والتفسير هنا انه بدون عازل كهربائي فإن الشحنات الكهربية الناتجة عن عملية الفرك تتحرك من القطعة إلى عبر جسمك –والذي يعد أيضا موصلا للتيار الكهربي – إلى الأرض وعند اضافة المقبض الخشبية فإنها تعزل تدفق الشحنات عبر جسمك إلى الأرض .

أشباه الموصلات تعتبر النوع الثالث من المواد من حيث التوصيل وخواصها الكهربية تتوسط بين المواد الموصلة والعازلة مادتي السليكون (Si) والجرمانيون (Ge) هي مواد مشهورة وشائعة الاستخدام في تصنيع الكثير من الشرائح الإلكترونية المستخدمة في الكمبيوترات والهواتف المحمولة ومعظم الأجهزة الإلكترونية ويمكن لخواص هذه المواد التغير وفق العديد من العوامل بزيادة كميات من الذرات تتحكم في مدى التوصيل تسمى بالشوائب .

لنفهم أكثر كيف يتم الشحن باستخدام العملية المسماة الحث نفترض بأنه هناك كرة مصمتة غير مشحونة ومعزولة كما هو مبين في الشكل (1) و يكون هناك عددا متساوي من الإلكترونات ( الشحنة السالبة ) والبروتونات ( الشحنة الموجبة ) فتكون الشحنة على هذه الكرة المصمتة صفر , عندما نعرض قطعة من المطاط مشحونة بشحنة سالبة ( بالفرك كما سبق الشرح ) مقابل الكرة يجعل الجزء المعرض له هذه القطعة من المطاط من الكرة مشحونا بشحنة موجبه ( تذكر أن الإلكترونات وحدها هي التي تتحرك بحرية ) – انتقلت الإلكترونات بفعل قوى التنافر إلى الجهة الأخرى المعاكسة لاتجاه التأثير – وهذا يتم إن لم تلامس القطعة المطاطية الكرة .

إذا قمنا بنفس التجربة السابقة لكن قمنا بتوصيل سلك إلى الأرضية فتتحرك الإلكترونات المتأثرة بفعل قوى التنافر بشكل كبير إلى الأرض عبر السلك شكل (2) - يظهر في هذا الشكل رمز الأرضي في نهاية السلك وهو رمز يعني ان الإلكترونات الحرة تستطيع العبور إلى الأرض بحرية مع تجاهل التأثير في حساباتها الكهربية , إذا قمنا بعد هذه العملية مباشرة بنزع السلك الموصل إلى الأرضية تصبح الكرة مشحونة بشحنة موجبة وذلك لأنه لا يوجد شحنة الكترونية كافية لتلاشي الشحنة الموجبة حتى تصبح الكرة متعادلة كهربيا ونلاحظ أن القطعة المطاطية لم تلامس ولم تخسر أي شحنة من شحنتها السالبة خلال هذه العملية .

نلاحظ أن الشحن بالحث (Charging by induction) لا يتطلب تلامس كما شرح سابقا بالمقابل فإن الشحن بالفرك (Charging by conduction) يقتضي تلامس بين قطعتين .

سؤال سريع :
يوجد لدينا ثلاث كرات(A,B,C) مشحونة قمنا بتعرض الكرتين A,B فتجاذبتا ثم أخذنا الكرة A وعرضناها على الكرة C فتنافرتا إن الكرتين A,C :
1- لهما نفس اشارة الشحنة .
2- لهما شحنتان مختلفتان الإشارة .
3- الثلاث الكرات تملك نفس إشارة الشحنة .
4- واحدة من الكرات غير مشحونة .
5- نحتاج إلى تجربة أخرى لتحديد ذلك .

المصدر : Physics for Scientists and Engineers Raymond A. Serway