كيفية اكتشاف “الجسيمات دون الذرية” وتدفق الكهرباء بواسطة الإلكترونات

2015 عصرا البخار والكهرباء

براون بير

KFAS

الجسيمات دون الذرية الإلكترونات الكهرباء الفيزياء

قام تومسون أيضاً بحرف مسار أشعة الكاثود باستخدام مجال كهربائي ومجال مغناطيسي وقاس سرعتها (فأثبت أنها تنقل بسرعة أبطء من الموجات الضوئية ) حسب نسبة شحنتها (e) إلى كتلتها (m) ، وكانت النسبة e/m أصغر ب 1000 مرة من تلك النسبة لأيون الهيدروجين (أصغر ذرة مشحونة).

وبهذا استنتج ثومسون أن أشعة الكاثود لا أنها تتألف من جزيئات مشحونة شحناً سالباً .  أعلن عن اكتشافه لأول جزيئات دون ذرية أعطاها اسم "جسيمات" عام 1897 .

وبعد سنتين اكتشف تومسون أن الجزيئات دون الذرية لها كتلة تساوي حوالي واحد على ألفين من كتلة ذرة الهيدروجين . 

 

وكان قد توقع وجدها عام 1874 عالم الفيزياء الإيرلندي جورج ستوني (1826 – 1911) ، ففي عام 1891 أطلق عليها اسم "إلكترونات". 

ولكن اتضح أن الإلكترون هي وحدة الكهرباء التي طالما تم البحث عنها المسؤولة عن الشحنات الكهروسكنونية . 

كما أصبح واضحاً أن تدفق الإلكترونات عبر موصل يشكل تياراً كهربائياً ولأن مصدر الإلكترونات هو معدن الكاثود في المووجات في أنبوب مفرغ فلا بد أن تكون الإلكترونات مكوناً أساسياً  من الذرات .

 

ثم ذهب تومسون لدراسة الأشعة القنوية (وهي الأشعة الموجبة التي يدرها الأنو (القطب الموجب) في الأنبوب المفرغ . 

وهذه الدراسة أدت في عالم 1912 إلى لعثور على طرق لفصل الجزيئات المشحونة .  وهذا ساعد عالم الفيزياء الإنجليزي فرانسيس استون (1877 – 1945) على تطوير جهاز مرسام الطيف الكتلي (جهاز يستخدم من أجل العثور على العناصر في المادة) عام 1919.

 

نحو بناء الذرة

حين تقاعد ثومسون عام 1919 خلفه مساعده السابق عالم الفيزياء الإنجليزي النيوزلندي المولد إيرنست روثرفورد (1871 – 1927) .

استطاع روثرفورد أن يقترح بناءً للذرة يشتمل على النواة الذرية .  قد حاز فيما بعد سبعة من مساعدي ثومسون جائزة نوبل ، الجائزة التي فاز بها نفسه عام 1906 .

 

تدفق الكهرباء

تعد الإلكترونات العناصر الرئيسية في كل الذرات ، وفي العادة تدور حول النواة . 

وفي معظم المعادن ، مثل السلك النحاسي في كيبل كهربائي ، تتجول العديد من الإلكترونات بعيداً عن ذراتها وتشكل "بحراً" من الإلكترونات الطليقة (الجزء الأسفل من الصورة التوضيحية) . 

وحين تنشر الفلوتية في الكيبل (الجزء الأوسط) تتحرك الإلكترونات الطليقة وتتحول إلى التيار الكهربائي الذي يسري عبر الكيبل .  والنحاس واحد الأمثلة التي يقال إنها مقاومة متدنية . 

أما معدن يتمتع بمقاومة عالية ، مثل التنجستين الذي يستخدم في المدافئ الكهربائية ، فإنه يمتلك عدد قليل من الإلكترونات الطليقة (الجزء الأعلى) ، ولهذا فإن الفولتية تسبب في تدفق تيار صغير فقط ما يؤدي إلى تسخين المعدن .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]