يمكنك من خلال تجاربك إعداد قائمة بالأجسام المعلمة بـ B، التي لها نفس شحنة الشريط الملصق على سطح الطاولة. كما يمكنك إعداد قائمة أخرى للأجسام المعلمة بـ T التي لها شحنة مماثلة لشحنة الشريط العلوي. ستلاحظ أن هناك قائمتين فقط؛ لأنه لا توجد إلا نوعان من الشحنات، أطلق عليهما بنيامين فرانكلينن الشحنة الموجبة والشحنة السالبة. وفق تسمية فرانكلين فإن المطاط والبلاستيك يشحنان عادة بشحنات سالبة عند دلكهما، أما الزجاج والصوف فيشحنان عادة بشحنات موجبة.
وكما لاحظت أن الشريطين غير المشحونين أصبحا مشحونين بشحنتين مختلفتين بعد سحب أحدهما بعيداً عن الآخر، لذا يمكنك توضويح أنه عند دلك البلاستيك بالصوف يصبح البلاستيك سالب الشحنة والصوف موجب الشحنة. ولا يتكون نوعا الشحنات بشكل منفصل، وإنما يتكونان على شكل أزواج. وتشير كل هذه التجارب إلى أن المادة بطبيعتها تحتوي على نوعين من الشحنة: موجبة وسالبة. وبطريقة معينة يمكن فصل نوعي الشحنة. ولاستكشاف ذلك أكثر يتعين عليك تعرف الصورة المجهرية للمادة.
النظرة المجهرية للشحنة: A Microscopic view of charge
توجد الشحنات الكهربائية في الذرات. وقد اكتشف ج. ج. طومسون عام 1897م أن المواد جميعها تحتوي على جسيمات صغيرة جدا سالبة الشحنة تسمى الإلكترونات. وبين عامي 1909 و 1911م اكتشف آرنست راذرفورد – تلميذ طومسون من نيوزيلندا- أن هناك جسماً مركزيا ذا شحنة موجبة تتركز فيه كتلة الذرة تسمى النواة. وتكون الذرة متعادلة عندما تكون الشحنة الموجبة في النواة مساوية للشحنة السالبة للإلكترونات التي تدور حول النواة.
يمكن إزالة إلكترونات المدارات الخارجية للذرات المعادلة بإضافة طاقة إليها، وعندها تصبح هذه الذرات التي تفقد إلكترونات موجبة الشحنة. وأي مادة تتكون من هذه الذرات الفاقدة للإلكترونات تكون موجبة الشحنة. ويمكن أن تبقى الإلكترونات المفقودة حرة غير مرتبطة، أو ترتبط مع ذرات أخرى فتصبح جسيمات سالبة الشحنة. واكتساب السحنة – من وجهة النظر المجهرية – ما هي إلا عملية انتقال للإلكترونات.
فصل الشحنة:
إذا دلك جسمان متعادلان معاً فقد يصبح كل منهما مشحوناً حسب ترتيب المواد في سلسلة الدلك الكهربائيتنتقل الإلكترونات من ذرات الصوف إلى ذرات المطاط. وتعمل الإلكترونات الإضافية التي اكتسبها المطاط على جعل شحنته الكلية سالبة، في حين تجعل الإلكترونات التي فقدها الصوف شحنته الكلية موجبة. أما المجموع الكلي للشحنة على الجسمين فيبقى هو نفسه؛ أي أن الشحنة محفوظة؛ وهذا يعني أن الشحنات المفردة لا يمكن أن تفنى أو تستحدث، وكل ما يحدث هو أن الشحنات الموجبة والشحنات السالبة تنفصلان من خلال عملية انتقال الإلكترونات.
العمليات المعقدة التي تؤثر في إطارات سيارة أو شاحنة متحركةة يمكن أن تؤدي إلى أن تصبح الإطارات مشحنة. كما أن العمليات التي تحدث داخل السحب الرعدية تجعل أسفل السحابة سالب الشحنة، وأعلاها موجب الشحنة. وفي كلتا الحالتين السابقتين لا تستحدث الشحنة، بل تنفصل.
النشاط: