من هو تشارلز أوغستان دي كولوم؟
تشارلز أوغستان دي كولوم كان عالماً فرنسياً بارزاً في مجالي الفيزياء والهندسة، حيث أجرى عدة اكتشافات تاريخية تتعلق بالكهرباء والمغناطيسية. يُعرف بقانونه المتميز الذي يصف القوى بين الشحنات الكهربائية. وُلِد في 14 يونيو 1736 في مدينة أنغولم بفرنسا. وقدّم كولوم مساهمات علمية رائدة حول القوى المتبادلة بين الشحنات الكهربائية، والتجاذب والتنافر في المواد المغناطيسية. تكريماً لإنجازاته، أُطلق اسم وحدة القياس (الكولوم) نسبةً إليه. توفي كولوم في باريس في 23 أكتوبر 1806.
حياته المبكرة
وُلِد كولوم في أنغولم، فرنسا في 14 يونيو 1736. نشأ في عائلة أرستقراطية، حيث كان والداه هنري كولوم وكاثرين باجيت ينتميان لهذه الطبقة. انتقلت عائلته إلى باريس، حيث درس كولوم الرياضيات في كلية الدول الأربعة (Collège des Quatre-Nations).
خدمته العسكرية
انضم كولوم إلى المدرسة العسكرية في عام 1759، وتخرج من كلية الهندسة الملكية في مزيريس عام 1761. في بداية مسيرته المهنية، شارك في تصميم الهياكل وميكانيكا التربة في جزر الهند الغربية وفي المارتينيك، كما تولى مسؤولية بناء حصن البوربون.
بعد الإصابة بالحمى في عام 1773، عاد إلى فرنسا وعاد للعمل في الميكانيكا التطبيقية. وفي نفس العام، قدم أول ورقة علمية له حول مشكلة الاستاتيكا التي تؤثر على البناء لأكاديمية العلوم، حيث أظهرت مهارته الكبيرة في استخدام التفاضل والتكامل لحل مجموعة من القضايا الهندسية.
في عام 1779، تم إرساله إلى روشفور للإشراف على بناء حصن خشبي بالكامل. During this time, he utilized shipyards for his research on friction and the tensile strength of ropes. هذه التجارب قادته للاختراع الأهم: نظرية الميكانيكا البسيطة في عام 1781، مما زاد من تقديره في الأكاديمية.
نقطة التحول في دراسة الفيزياء
في نفس العام، طلب منه تقديم تقرير حول جدوى مشروع قناة الملاحة في منطقة بريتاني. أبدى كولوم قلقه بشأن تكلفة المشروع وعائداته، لكن رأيه قوبل بالرفض، وعُوقب بطريقة غير عادلة. بعد تقديم استقالته، طُلب منه إعادة تقييم المشروع ووصل إلى نفس الاستنتاجات مجدداً. لاحقاً، حصل على تكريم بعد أن قرَّرت لجنة محايدة أن نتائج دراسته كانت صحيحة، مما حفَّزه للتوجه لدراسة الفيزياء. بين عامي 1785 و1791، قام بكتابة سبع أوراق بحثية تناولت مواضيع متنوعة في الكهرباء والمغناطيسية، مما أدى إلى صياغته لقانون كولوم.
أهم إنجازات كولوم
ابتكر كولوم جهازاً يعرف باسم (torsion balance) لقياس الشحنات الصغيرة والقوى المتبادلة بين الأجسام المشحونة، مما أتاح له صياغة قانون كولوم الأساسي في الكهروسكونية.
وحدة قياس الشحنة
تعتبر الشحنة الكهربائية خاصية جوهرية للمواد، إذ تحمل الإلكترونات شحنة سالبة بينما تحمل البروتونات شحنة موجبة. يتكون شحن الجسم عندما يكتسب أو يفقد عددًا معينًا من الإلكترونات. في النظام العالمي للوحدات، تقاس الشحنة الكهربائية بالكولوم وفقاً لما يلي:
| 1 كولوم = 6.25 × 1018 إلكترون |
يعتبر الكولوم وحدة كبيرة نسبياً، وتحمل العديد من الأجسام شحنات أقل من واحد كولوم.
قانون كولوم
يوضح التفاعل بين الجسيمات المشحونة تأثير القوى عن بعد، سواء كانت تجاذبية أو تنافرية وفقاً لنوع الشحنات. تعتمد هذه القوى على مقدار شحنات الجسيمات والمسافة بينها. وقد صاغ كولوم القاعدة التي تحدد قيمة القوى اعتماداً على هذه العوامل، كما يلي:
| ق ك = (أ × ش1 × ش2) ÷ ف2 |
حيث:
| الرمز | الدلالة | وحدة القياس |
| ق ك | القوة الكهربائية. | نيوتن. |
| أ | ثابت كولوم، الذي يعبر عن تأثير الوسط حول الشحنات، ويساوي: 1÷ (4 × π × ε)، حيث ε تمثل السماحية الكهربائية للوسط، وتكون قيمته في الهواء حوالي: 9 × 109. | نيوتن.م2/كولوم2 |
| ش1، ش2 | الشحنتين المراد قياس القوة بينهما. تتم تسميتهما بالنقطية لأن أبعاد الأجسام المشحونة صغيرة جداً نسبياً. | كولوم. |
| ف | المسافة بين الشحنتين. | م. |
سنواته الأخيرة
بعد اندلاع الثورة الفرنسية، طُرد كولوم مع بقية أفراد الطبقة الأرستقراطية من الحكومة. في عام 1791، تقاعد من عمله في (Corps du Genie) وانتقل إلى ملكيته في بلوا، حيث انغمس في الأبحاث العلمية. نتيجة عمله في جزر الهند الغربية، عانى كولوم من بعض الأمراض المزمنة، وأصيب بالحمى في صيف عام 1796. وافته المنية في باريس في 23 أكتوبر 1806.