إذا دلكت بالونا بشعرك ووضعته على الجدار فإنه يلتصق به افترض أن عدد الشحنات الموجبة على الجدار 17 وعدد الشحنات السالبة على البالون 25

السؤال: علوم: إذا دلكت بالونا بشعرك ووضعته على الجدار فإنه يلتصق به. افترض أن عدد الشحنات الموجبة على الجدار 17 وعدد الشحنات السالبة على البالون 25. اكتب عددًا صحيحًا لكل منهما.

شرح الإجابة:

تبدأ هذه الظاهرة الفيزيائية المدهشة بعملية بسيطة تُعرف باسم الشحن بفعل الاحتكاك. عند ملامسة البالون لشعرك ودلكه به، تنتقل بعض الجسيمات الدقيقة التي تسمى إلكترونات من شعرك إلى سطح البالون المطاطي. هذه العملية لا تخلق شحنات جديدة، بل هي مجرد إعادة توزيع للشحنات الموجودة أصلاً، مما يترتب عليه امتلاك البالون فائضاً من الإلكترونات، وهذا الفائض هو ما نمثله بالعدد سالب 25، مشيراً إلى أن البالون قد اكتسب شحنة كهروستاتيكية صافية سالبة.

يترتب على هذا الانتقال تحوّل البالون من جسم متعادل كهربائياً إلى جسم مشحون، محاط بما يُعرف بـ المجال الكهربائي. هذا المجال هو منطقة تأثير غير مرئية تمتد حول البالون، وهي على استعداد للتفاعل مع الأجسام الأخرى القريبة منها. الجدار، في حالته الطبيعية، يكون متعادلاً؛ أي أن عدد الشحنات الموجبة والسالبة فيه متساوٍ وموزع بانتظام داخل الذرات المكونة له.

عندما تقترب بالبالون المشحون سلباً من الجدار المتعادل، يُحدث مجاله الكهربائي تأثيراً فورياً ومُلفتاً. يقوم هذا المجال بدفع الإلكترونات الحرة (الشحنات السالبة) في مادة الجدار بعيداً عن السطح، بينما يجذب النوى الموجبة الشحنة في الذرات لتقترب. هذه العملية الدقيقة تسمى الاستقطاب الكهربائي، وهي التي تُنشئ منطقة على سطح الجدار ذات شحنة موجبة مؤقتة، والتي تمثلها القيمة موجب 17 في هذا السياق.

وهنا تكمن لحظة الحسم، حيث تنشأ قوة كهربية واضحة بين الشحنات السالبة الفائضة على البالون (-25) والشحنات الموجبة المستحثة على سطح الجدار (+17). وفقاً لمبادئ علم الكهروستاتيكا الأساسية، فإن الشحنات المختلفة تتجاذب. هذه القوة، التي تُعرف بـ التجاذب الكهروسكوني، تكون قوية بما يكفي للتغلب على قوة الجاذبية التي تسحب البالون للأسفل، مما يؤدي إلى التصاقه بالجدار وكأنه يتحدى قوانين الطبيعة المألوفة.

في المحصلة النهائية، إن الأرقام +17 و -25 ليست مجرد قيم حسابية، بل هي توصيف كمّي دقيق لتحولات الطاقة والشحنة التي تحدث على المستوى الذري. فالرقم -25 يجسد نتيجة الاحتكاك وتراكم الإلكترونات، بينما يمثل الرقم +17 الاستجابة اللحظية للجدار عبر الاستقطاب. هذا التفاعل المتسلسل، بدءاً من الدلك وانتهاءً بالالتصاق، هو عرض بديع لكيفية حكم القوى الكهربائية لسلوك المادة في عالمنا اليومي.