حاسبة قانون كولوم

الفئة: فيزياء
- أغسطس 17, 2025
| |

تصف قانون كولوم القوة الكهروستاتيكية بين جزيئين مشحونين. ينص هذا المبدأ الأساسي في الكهروستاتيكا على أن القوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب الشحنات وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما.

تتيح لك هذه الآلة الحاسبة تحديد القوة الكهروستاتيكية، والحقل الكهربائي، والطاقة الكامنة بين الجزيئات المشحونة باستخدام قانون كولوم.

ماذا تريد أن تحسب؟

C
? حجم الشحنة الأولى بالكولوم (C). على سبيل المثال، الإلكترون لديه شحنة قدرها -1.602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? حجم الشحنة الثانية بالكولوم (C).
? المسافة بين مراكز الشحنتين.

خيارات العرض

? تضمين تأثير وسط عازل بين الشحنات. سيؤدي ذلك إلى تقليل القوة الكهروستاتيكية بعامل ثابت العازل.

حول قانون كولوم

قانون كولوم، الذي صاغه الفيزيائي الفرنسي تشارلز أوغستين دي كولوم في عام 1785، يصف القوة الكهروستاتيكية بين جزيئين مشحونين كهربائيًا. إنه مبدأ أساسي في الكهروستاتيكا.

التعبير الرياضي:

يتم التعبير عن قانون كولوم رياضيًا كما يلي:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

حيث:

  • F هي القوة الكهروستاتيكية بين الشحنات (بالنيوتن، N)
  • k هو ثابت كولوم (8.9875 × 10⁹ N·م²/C²)
  • q₁ و q₂ هما حجم الشحنات (بالكولوم، C)
  • r هي المسافة بين مراكز الشحنات (بالمتر، م)
معادلات الحقل الكهربائي ذات الصلة:

الحقل الكهربائي عند مسافة r من شحنة نقطية q يُعطى بواسطة:

E = k × |q| / r²

الجهد الكهربائي عند مسافة r من شحنة نقطية q يُعطى بواسطة:

V = k × q / r

الطاقة الكامنة الكهربائية لشحنتين نقطيتين q₁ و q₂ مفصولتين بمسافة r تُعطى بواسطة:

U = k × q₁ × q₂ / r
تأثير الوسائط العازلة:

عندما تكون الشحنات في وسط غير الفراغ، يتم تقليل القوة الكهروستاتيكية بعامل يساوي الثابت العازل (ε) للوسط:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

الثابت العازل هو مقياس لقدرة الوسط على "تخزين" طاقة الحقل الكهربائي. كلما زاد الثابت العازل، زادت قدرة الوسط على إضعاف الحقل الكهربائي.

الوسط الثابت العازل (ε)
فراغ 1.0 (دقيق)
هواء (عند STP) 1.00059
ماء 80
زجاج 5-10
بلاستيك 2-4
ورق 3.7
زيت 2.4
التطبيقات الرئيسية:
  • الهيكل الذري والجزيئي: يشرح قانون كولوم القوة الجاذبة بين الإلكترونات والنواة في الذرات.
  • الهندسة الكهربائية: يُستخدم في تصميم المكثفات والعوازل ومكونات كهربائية أخرى.
  • الرابطة الكيميائية: تُوصف الروابط الأيونية والتفاعلات الكهروستاتيكية في الجزيئات بواسطة قانون كولوم.
  • المجمعات الكهروستاتيكية: تُستخدم لإزالة الجسيمات من تيار الغاز عن طريق تطبيق شحنة كهربائية.
  • البرق: يمكن تفسير تراكم وتفريغ الشحنة الكهربائية في السحب باستخدام قانون كولوم.
  • العمليات البيولوجية: تتضمن العديد من العمليات البيولوجية تفاعلات كهروستاتيكية بين الجزيئات المشحونة.

ما هو حاسبة قانون كولوم؟

حاسبة قانون كولوم هي أداة مصممة لمساعدة المستخدمين في حساب القوة الكهروستاتيكية، المجال الكهربائي، الجهد الكهربائي، والطاقة الكامنة بين الجسيمات المشحونة. استنادًا إلى قانون كولوم، تبسط هذه الأداة الحسابات التي تعتبر أساسية في الفيزياء، والهندسة الكهربائية، والكيمياء.

صيغة قانون كولوم

يتم التعبير عن قانون كولوم رياضيًا كما يلي:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

حيث:

  • F هي القوة الكهروستاتيكية (بالنيوتن، N).
  • k هو ثابت كولوم (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ وq₂ هما مقدار الشحنات (بالكولوم، C).
  • r هو المسافة بين مراكز الشحنتين (بالمتر، m).

كيفية استخدام الحاسبة

تسمح الحاسبة للمستخدمين بحساب أربعة قيم مختلفة استنادًا إلى قانون كولوم:

  • القوة الكهروستاتيكية – تحدد القوة بين شحنتين.
  • المجال الكهربائي – تحسب شدة المجال في نقطة معينة.
  • الجهد الكهربائي – تحسب الجهد عند مسافة معينة.
  • الطاقة الكامنة – تقيم الطاقة المخزنة بين الشحنات.

خطوات استخدام الحاسبة

  1. اختر ما تريد حسابه (القوة، المجال، الجهد، أو الطاقة).
  2. أدخل القيم المطلوبة مثل مقدار الشحنة والمسافة.
  3. اختر الوحدة للمسافة (المتر، السنتيمتر، إلخ).
  4. قم بضبط تفضيلات العرض (عدد الأرقام العشرية، التدوين العلمي، إلخ).
  5. اضغط على "احسب" لعرض النتائج.

لماذا تستخدم هذه الحاسبة؟

تعتبر هذه الأداة مفيدة للطلاب والمهندسين والمحترفين الذين يحتاجون إلى حسابات كهروستاتيكية سريعة ودقيقة. تساعد في:

  • فهم التفاعلات الكهروستاتيكية الأساسية في الفيزياء.
  • حل المشكلات المتعلقة بالجسيمات المشحونة في الكيمياء.
  • تحليل القوى الكهربائية في الدوائر والمواد.

الأسئلة الشائعة

ما هو استخدام قانون كولوم؟

يستخدم قانون كولوم لحساب القوة بين الجسيمات المشحونة. يساعد في فهم التفاعلات الكهربائية في مختلف التطبيقات العلمية والهندسية.

هل يمكن لهذه الحاسبة التعامل مع وحدات مختلفة؟

نعم، يمكنك اختيار وحدات مختلفة للمسافة (المتر، السنتيمتر، المليمتر، إلخ) لتناسب احتياجاتك.

هل تأخذ الحاسبة في الاعتبار الوسط بين الشحنات؟

نعم، هناك خيار لتضمين ثابت العزل، الذي يأخذ في الاعتبار تأثير الوسط على القوة الكهروستاتيكية.

ماذا يحدث إذا أدخلت شحنة سالبة؟

تشير القيم السلبية إلى الجسيمات المشحونة سلبًا، مثل الإلكترونات. تحدد الحاسبة تلقائيًا ما إذا كانت القوة جاذبة أو دافعة بناءً على إشارة الشحنات.

الخاتمة

تعتبر حاسبة قانون كولوم أداة قوية وسهلة الاستخدام لحساب الخصائص الكهروستاتيكية. سواء كنت تدرس الفيزياء، أو تعمل على مشكلات هندسية، أو تحلل القوى الكهربائية، توفر هذه الأداة نتائج دقيقة بسرعة.