تعريف ثابت كولوم
يُعرف ثابت كولوم (Coulomb’s constant) بأنه ثابت القوة الكهربائية، ويرمز له عادةً بالرمز (K). يُقاس بوحدة نيوتن.م²/كولوم²، ويعكس العلاقة التناسبية للقوة الكهربائية التي تنشأ عند تفاعل الجسيمات المشحونة. تحدد هذه القوة مقدار الشحنة التي تحملها الجسيمات، حيث ينتج عن هذا التفاعل إما قوى تجاذب أو تنافر، اعتماداً على نوع الشحنة ومربع المسافة بين الجسيمات.
قانون كولوم
يصف قانون كولوم (Coulomb’s law) العلاقة الرياضية للقوة الكهربائية الناتجة بين الأجسام المشحونة. اكتشف هذا القانون العالم الفيزيائي الفرنسي شارل أوغستان دي كولوم في القرن الثامن عشر الميلادي، وأوضح كولوم تشابهاً بين قانونه وقانون الجاذبية الذي وضعه إسحاق نيوتن. يُبين هذا القانون أن الطاقة الكهربائية والجاذبية تتناقصان مع تزايد مربع المسافة بين الجسمين. لكن في حالة قانون كولوم، يتحدد حجم وإشارة القوة الكهربائية بناءً على الشحنة الكهربائية والمسافة بين الأجسام، دون النظر إلى كتلة الجسم. يمكن التعبير عن قانون كولوم بالمعادلة التالية:
القوة الكهربائية = ثابت كولوم × (مقدار الشحنة الأولى × مقدار الشحنة الثانية) / مربع المسافة بين الشحنتين
ويمكن تمثيل المعادلة بالرموز كما يلي: ق ك = ث × (ش1 × ش2) / ف²؛ حيث إن:
- ق ك: القوة الكهربائية بوحدة النيوتن.
- ث: ثابت كولوم، بوحدة نيوتن.م²/كولوم².
- ش1: مقدار الشحنة الكهربائية الأولى، بوحدة كولوم.
- ش2: مقدار الشحنة الكهربائية الثانية، بوحدة كولوم.
- ف²: مربع المسافة بين الشحنتين.
تطبيقات عملية على قانون كولوم
قدمت الحضارات القديمة الكثير من السلوكيات التي اعتمدت على نظرية كولوم للشحنات، مثل فرك الفراء بعصا الكهرمان، مما جعله جاذباً للأشياء الخفيفة مثل الريش. في العصر الحديث، أُثيرت العديد من التطبيقات المستندة إلى قانون كولوم، ومن أبرزها:
- طابعات الليزر.
- مساحيق الطلاء.
- آلات الناسخة.
العالم كولوم
وُلِد العالم شارل أوغستان دي كولوم في مدينة أنغوليم في فرنسا في 14 يونيو 1736م، وكان ينتمي إلى عائلة أرستقراطية ذات تاريخ عريق في فرنسا. توجه إلى باريس لاستكمال دراسته في مجالات الهندسة والرياضيات. يُعتبر كولوم أحد الرواد في اكتشاف الكهرباء، وحاز على جوائز تقديرية لعمله في مجالات موازين الالتواء. قدم عددًا من النظريات التي توضح القوى الناتجة بين الجسيمات المشحونة. تكريماً لإنجازاته، تمت تسمية وحدة قياس مقدار الشحنات الكهربائية باسمه، وتوفي كولوم في باريس عام 1806م.
يجسد ثابت كولوم ثابت القوة الكهربائية المُسمى بالرمز (K) ويقاس بوحدة نيوتن.م²/كولوم². يُعبر هذا الثابت عن العلاقة بين القوة الكهربائية ومقدار الشحنات الكهربائية مع فرق مربع المسافة بينها. تم التوصل لهذه العلاقة من قبل شارل كولوم وقد صاغ قانون كولوم كالتالي: القوة الكهربائية = ثابت كولوم × (مقدار الشحنة الأولى × مقدار الشحنة الثانية) / مربع المسافة بين الشحنتين. يُستخدم قانون كولوم في العديد من التطبيقات العملية المعاصرة مثل طابعات الليزر وآلات النسخ والمساحيق الطلاء.