الشحنة الكهربائية المتحركة هي أساس العديد من الظواهر التي تحدث في الطبيعة. على سبيل المثال ، العديد من الجسيمات المشحونة بالطاقة العالية "تقصف" أرضنا باستمرار.
بين الأرض والكون
ينشأ معظمها خارج النظام الشمسي في شكل بروتونات ، وفي مكان ما حوالي 14٪ - في شكل جسيمات. على الأرجح ، تتشكل الشحنات داخل المجرة ، وبالتالي تسمى أشعة المجرة. كما نعلم جيدًا أشعة الشمس التي تتكون من البروتونات. يكون التأثير قويًا بشكل خاص عند حدوث اضطرابات على سطح الشمس.
مع اقترابها من الأرض ، تدخل الشحنات مجالها المغناطيسي. إذا كانت الشحنة الكهربائية المتحركة تحتوي على القليل من الطاقة ، فإن الجسيم ينحرف ولا يصل إلى الأرض. لكن الجسيمات المشحونة بطاقة عالية قادرة على الوصول إلى السطح. في نفس الوقت ، يبدو أنهم يلتفون حول خطوط القوة المغناطيسية.
توجد مناطق بالقرب من الأرض تتراكم فيها الجسيمات المشحونة بكميات كبيرة بشكل خاص. يطلق عليهم أحزمة الإشعاع وهمنوع من "الفخاخ" حيث يتم التقاط الشحنات بواسطة الحقل.
يحتفظ المجال المغنطيسي الأرضي بمعظم الإلكترونات والبروتونات نظرًا لحقيقة أنها تصطدم في الغلاف الجوي بالنواة الذرية للغازات الجوية. تحدث التفاعلات النووية وتنبعث نيوترونات بدون شحنة. لذلك ، لا يعمل المجال المغناطيسي عليها.
تنتقل النيوترونات إلى منطقة ذات كثافة منخفضة ، ثم تتحلل إلى إلكترونات وبروتونات ونيوترينوات ، والتي (باستثناء النيوترينوات) يتم التقاطها مرة أخرى بواسطة المجال المغناطيسي. في النهاية ، تتشكل الأحزمة الإشعاعية. يطير النيوترينو بعيدًا ، لأنه لا يحتوي على شحنة كهربائية متحركة.
ظواهر طبيعية
لقد سمع الجميع وشاهد البعض ظاهرة طبيعية مثل الشفق القطبي. غالبًا ما يمكن ملاحظتها في خطوط العرض العليا في الشمال. في كثير من الأحيان يظهر إلى الجنوب. الضوء هنا ناتج عن اختراق البروتونات الشمسية للمجال المغناطيسي.
الغلاف الجوي في ذروة عنقودهم مخلخل للغاية. ولكن حتى هنا يوجد الأكسجين والنيتروجين ، حيث يصطدم بهما الوهج. تحدث هذه الظواهر باستمرار ، لكنها بعيدة كل البعد عن الملحوظة للرؤية البشرية. ومع ذلك ، عندما تتعرض الشمس للاضطرابات ، فإن العدد المتزايد من البروتونات سيسمح للناس برصد مشهد جميل للغاية في السماء.
ظاهرة طبيعية أخرى معروفة تحتوي على شحنة كهربائية متحركة هي البرق. تحدث فيها تصريفات كهربائية ضخمة على شكل شرارات. يحدث البرق بين السحب في الغلاف الجوي أو بين السحب والأرض.يصل طولها أحيانًا إلى عدة كيلومترات ، بينما يبلغ قطرها بضع عشرات من السنتيمترات ، ولا تصل مدتها إلى ثانية. يظهر البرق دائمًا مع الرعد. غالبًا ما يكون لديهم شكل خطي ، لكن في بعض الأحيان يكونون على شكل كرات. هذه الأخيرة محاطة بشكل خاص بالقصص الصوفية.
الحالي
الشحنة الكهربائية المتحركة تسمى التيار الكهربائي ، والتي تهم الحياة العملية للناس. بمساعدتها ، تعمل المحركات الكهربائية والتلفزيون والراديو وأجهزة الكمبيوتر والعديد من الأجهزة الأخرى. مهما كان مجال النشاط البشري الذي تم لمسه ، فإن التأثيرات التي تسببها الشحنات الكهربائية موجودة في كل مكان.
يرتبط ظهور التيار وعلاقته بالمجالات المغناطيسية والكهربائية باسم فاراداي ، الذي صاغ النظرية التي أعلنت أن الشحنات الكهربائية لا تؤثر على بعضها البعض بشكل مباشر. كل واحد منهم يخلق مجالًا كهربائيًا حول نفسه. بمساعدتها ، يحدث التفاعل.
المجال الكهربائي لشحنة متحركة
الكمية الرئيسية المؤثرة في المجال الكهربائي هي القوة المؤثرة على شحنة موجبة. تسمى شدة المجال الكهربائي
للراحة ، يتم تصوير أي مجال في الفضاء على أنه خطوط قوة ، والتي تظهر ظلها اتجاهها. يمكن رؤيتها في أي سائل لزج عند مزجه مع عازل ممدود. بالقرب من جسم به شحنة ، تصطف قطع من العازل في صف واحد على طول القوةخطوط.
يمكن أن يكون المجال الكهربائي محتملاً. في ذلك ، لا يعتمد عمل القوى على شكل المسار عند تحريك الشحنة إلى نقاط مختلفة. وهكذا فإن موضع نقطتين في هذا المجال يحدد عمل الشحنة بينهما (وهو الجهد).
بعض الميزات الأكثر إثارة للاهتمام
يمكن أن يظهر التيار الكهربائي فقط في وجود مجال كهربائي. جميع المواد ، اعتمادًا على قدرتها على الحفاظ على التيار في حد ذاتها ، هي موصلات وعوازل. الأول لديه الكثير من الرسوم المجانية ، لذا فهم يتحركون بسهولة. العوازل ليس بها.
في المجالات المغناطيسية ، على عكس المجالات الكهربائية ، خطوط القوة ليس لها بداية ولا نهاية. على سبيل المثال ، في موصل مستقيم هم دائرة.
بالإضافة إلى ذلك ، من المثير للاهتمام أن الشحنة الكهربائية ، التي تكون في حالة ثابتة ، في مجال مغناطيسي ليس لها تأثير. يحدث فقط مع شحنة متحركة.
