السؤال: كيف يمكنك معرفة أن القوتين بين سلكين متوازيين يمر فيهما تياران ناتجان عن الجذب المغناطيسي بينهما وليستا ناتجتين عن الكهرباء السكونية؟
- الإجابة: القوة بين الأسلاك هي قوة تجاذب عندما تكون التيارات في الاتجاه نفسه، وهو ما يتناقض مع مبادئ الكهرباء الساكنة التي تقتضي تنافر الشحنات المتشابهة. ويتأكد هذا الأمر بشكل قاطع عند استخدام ثلاثة أسلاك، حيث تتجاذب جميعها، وهو أمر يستحيل تفسيره كهروستاتيكيًا.
شرح الإجابة:
عندما ننظر إلى سلكين متوازيين يسري في كل منهما تيار كهربائي في الاتجاه ذاته، نلاحظ نشوء قوة تجاذب بينهما. قد يبدو للوهلة الأولى أن هذه الظاهرة يمكن تفسيرها بقوانين الشحنات الكهربائية، ولكن نظرة أعمق تكشف عن حقيقة مختلفة تمامًا. إن التيار الكهربائي في جوهره هو فيض من الإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك عبر السلك، وبموجب القواعد الأساسية للكهرباء الساكنة (الكهروستاتيكية)، فإن الشحنات المتشابهة تتنافر. من هذا المنطلق، كان من المتوقع أن يتنافر السلكان نتيجة لحركة الإلكترونات المتشابهة في الشحنة، لا أن يتجاذبا.
وهنا يكمن الفارق الجوهري؛ فالسلك الموصل للتيار يكون متعادلًا كهربائيًا في مجمله، حيث إن عدد الإلكترونات المتحركة السالبة يساوي تمامًا عدد البروتونات الموجبة الثابتة في أنوية ذرات السلك. لذلك، لا توجد شحنة كهربائية صافية تبرر ظهور قوة تجاذب أو تنافر كهروستاتيكية كبيرة. إن التجاذب الملحوظ لا بد أن يكون ناتجًا عن ظاهرة أخرى، وهي المجال المغناطيسي الذي يولده كل تيار كهربائي متحرك حول السلك. هذا التأثير المغناطيسي هو المسؤول الوحيد عن التفاعل بين السلكين، وتكون قواعده مختلفة، حيث إن التيارات المتوازية في نفس الاتجاه تؤدي إلى تجاذب.
أما الدليل القاطع الذي يحسم الجدل فيتجسد في تجربة بسيطة لكنها عبقرية، وهي استخدام ثلاثة أسلاك متوازية تحمل تيارات متجهة في المسار نفسه. في هذه الحالة، نجد أن كل سلك ينجذب نحو السلكين الآخرين، أي أن الأسلاك الثلاثة تتجاذب فيما بينها. لو افترضنا أن هذه القوى كهروستاتيكية، لوقعنا في تناقض منطقي لا مفر منه؛ فإذا كان السلك الأول (أ) يجذب السلك الثاني (ب)، فهذا يعني أن شحنتيهما مختلفة. وبالمثل، إذا كان السلك الثاني (ب) يجذب السلك الثالث (ج)، فلا بد أن تكون شحنتاهما مختلفة أيضًا. هذا يقودنا إلى نتيجة حتمية وهي أن السلك الأول (أ) والسلك الثالث (ج) يحملان شحنة متشابهة، وبالتالي يجب أن يتنافرا بقوة. لكن ما يحدث على أرض الواقع هو تجاذبهما، مما ينسف فرضية القوى الكهروستاتيكية من أساسها ويثبت أن القوة العاملة هنا هي قوة مغناطيسية خالصة، ناشئة عن حركة الشحنات وليس عن وجودها الساكن.