جاذبه و دافعه الکتریکی: نیرویی که بین اجسام باردار ایجاد می‌شود و باعث جذب یا دور شدن آن‌ها از هم می‌گردد.

جاذبه و دافعه الکتریکی: نیروی مرموز میان بارها

بار الکتریکی^[1]: منشأ نیرو

همه چیز از اتم‌ها ساخته شده‌اند. در مرکز هر اتم، هسته‌ای با بار مثبت وجود دارد و الکترون‌هایی با بار منفی به دور آن می‌چرخند. در حالت عادی، تعداد بارهای مثبت و منفی برابر است و جسم از نظر الکتریکی خنثی است. اما اگر تعادل به هم بخورد، جسم باردار می‌شود. اگر الکترونی از دست بدهد، بار مثبت بیشتری دارد و بار مثبت می‌گیرد. اگر الکترون اضافه جذب کند، بار منفی می‌گیرد. بار الکتریکی با نماد $q$ نشان داده می‌شود.

قانون طلایی: هم‌نام می‌راند، ناهمنام می‌کشد

این قانون ساده، کلید فهم نیروی الکتریکی است. اگر دو جسم هر دو بار مثبت یا هر دو بار منفی داشته باشند (هم‌نام)، یکدیگر را دفع می‌کنند. اگر یکی مثبت و دیگری منفی باشد (ناهمنام)، یکدیگر را جذب می‌کنند. این قانون را می‌توان در یک جدول ساده خلاصه کرد:

چه عواملی بر میزان نیروی الکتریکی اثر می‌گذارند؟

میزان جاذبه یا دافعه‌ای که دو جسم باردار به یکدیگر وارد می‌کنند، به دو چیز مهم بستگی دارد:

1. مقدار بارها: هرچه بار الکتریکی هر جسم بیشتر باشد، نیروی بین آن‌ها قوی‌تر است. نیرو بین دو بادکنک با بار کم، ضعیف است، اما بین ابرهای طوفانی با بار بسیار زیاد (که منجر به رعد و برق می‌شود)، نیرویی عظیم و خطرناک است.

2. فاصله بین بارها: این عامل بسیار مهم است! نیروی الکتریکی با مربع فاصله بین دو جسم باردار رابطه‌ی معکوس دارد. یعنی اگر فاصله دو برابر شود، نیرو یک چهارم می‌شود. اگر فاصله سه برابر شود، نیرو یک نهم می‌شود و الی آخر. این رابطه به قانون کولن^[4] معروف است که به زبان ریاضی به شکل زیر نوشته می‌شود:

به همین دلیل است که وقتی بادکنک باردار را به موهایتان نزدیک می‌کنید، می‌بینید موها به سمت آن بالا می‌آیند. نیرو در فاصله‌ی کم بسیار قوی است. با دور کردن بادکنک، این نیرو به سرعت کم می‌شود و موها پایین می‌افتند.

از خانه تا آسمان: نیروی الکتریکی در زندگی ما

شما هر روز این نیرو را مشاهده و استفاده می‌کنید، بدون آنکه شاید به نام آن فکر کرده باشید:

• نظافت با جادوی الکتریسیته: وقتی یک تاناک^[5] یا پارچه‌ی میکروفایبر را به صفحه‌ی تلویزیون یا مانیتور می‌مالید، باردار می‌شود. این بار باعث می‌گردد تا ذرات خنثی غبار و گرد و خاک که در هوا هستند، در اثر پدیده القا، کمی بار مخالف بگیرند و به پارچه بچسبند.

• نمایش آتشین آسمان: پدیده‌ی مهیب رعد و برق، بزرگ‌ترین نمایش نیروی الکتریکی در طبیعت است. در طوفان‌ها، ذرات یخ و آب درون ابر به هم ساییده شده و بارهای زیادی جدا می‌کنند. معمولاً قسمت پایینی ابر بار منفی و قسمت بالایی بار مثبت پیدا می‌کند. وقتی اختلاف بار بین ابر و زمین یا بین دو ابر خیلی زیاد شود، هوا دیگر نمی‌تواند عایق باشد و بارها به صورت یک جرقه‌ی غول‌آسا (برق) به سمت هم حرکت می‌کنند تا خنثی شوند.

• چسبیدن غیرمنتظره: هنگامی که لباس نایلونی یا پشمی را از تن درمی‌آورید، صدای ترق و تروق می‌شنوید و گاهی موهایتان سیخ می‌شود. این به دلیل مالش و ایجاد بار الکتریکی است. حتی چسبیدن کیسه‌ی پلاستیکی به دست شما نیز نمونه‌ای از این نیروست.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^[1]بار الکتریکی (Electric Charge): یک خاصیت فیزیکی ذاتی در ذرات است که باعث می‌شود در میدان الکترومغناطیسی نیرو احساس کنند. دو نوع مثبت و منفی دارد.

^[2]کولن (Coulomb): واحد استاندارد بین‌المللی (SI) برای اندازه‌گیری مقدار بار الکتریکی. نماد آن C است.

^[3]القای الکتریکی (Electrostatic Induction): فرآیندی که در آن یک جسم باردار، بدون تماس فیزیکی، باعث توزیع مجدد بار در یک جسم خنثی مجاور خود می‌شود.

^[4]قانون کولن (Coulomb's Law): قانونی در فیزیک که مقدار نیروی الکتروستاتیک بین دو بار نقطه‌ای را توصیف می‌کند. توسط فیزیکدان فرانسوی، شارل-آگوستن دو کولن، ارائه شد.

^[5]تاناک (Duster): دسته‌ای از دستمال‌های نظافتی که معمولاً از جنس پارچه‌های خاصی ساخته می‌شوند تا با ایجاد بار الکتریکی ساکن، گرد و غبار را بهتر جمع‌آوری کنند.