آخر تحديث: 2026-06-14

قانون كولوم

يصف قانون كولوم القوة الكهروستاتيكية بين شحنتين كهربائيتين نقطيتين ساكنتين. تتناسب هذه القوة طردياً مع حاصل ضرب الشحنتين، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما: $F = k \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2}$. هنا $q_1$ و$q_2$ هما الشحنتان، و$r$ هي المسافة الفاصلة بينهما، و$k \approx 8.99 \times 10^9\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$ هو ثابت كولوم. أرسى شارل أوغستان دي كولوم هذه العلاقة تجريبياً عام 1785، وهي تُعدّ أساس علم الإلكتروستاتيكا.

تُرجع هذه الحاسبة مقدار القوة بين شحنتين نقطيتين، وتوضح ما إذا كانت القوة جاذبة أم طاردة استناداً إلى إشارتَي الشحنتين.

الشحنات المتشابهة تتنافر والمتعاكسة تتجاذب

يعتمد اتجاه القوة فقط على إشارتَي الشحنتين. شحنتان بنفس الإشارة — كلتاهما موجبة أو كلتاهما سالبة — تتنافران وتدفع كل منهما الأخرى بعيداً. أما الشحنة الموجبة والسالبة فتتجاذبان. تعمل القوة دائماً على طول الخط المستقيم الواصل بين الشحنتين، وبموجب قانون نيوتن الثالث تشعر كل شحنة بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه.

الصيغة الرياضية

نظراً لأن القوة تتناقص وفق $1/r^2$، فإن مضاعفة المسافة تُقلل القوة إلى ربعها، وتضاعفها ثلاثاً يُقلصها إلى تسعها — وهو السلوك نفسه لقانون التربيع العكسي المعمول به في الجاذبية وشدة الضوء.

مثال محلول

كرتان صغيرتان تحملان شحنة مقدارها +1 µC ($1 \times 10^{-6}$ C) لكل منهما، والمسافة بينهما 1 cm (0.01 m). القوة بينهما هي:

كلتا الشحنتين موجبة، إذن القوة طاردة. إدخال 1 µC لكل شحنة و 0.01 m للمسافة يُعيد إنتاج هذه النتيجة. لاحظ كيف تُولّد شحنة لا تتجاوز ميكروكولوماً واحداً قوةً تقارب 90 نيوتناً على بُعد سنتيمترات — فالقوى الكهروستاتيكية ضخمة بصورة مذهلة مقارنةً بالجاذبية.

قانون كولوم والجاذبية

يأخذ قانون كولوم نفس صيغة التربيع العكسي لقانون نيوتن للجاذبية، $F = G \cdot \frac{m_1 m_2}{r^2}$. الفوارق بينهما كاشفة: الجاذبية تعتمد على الكتلة وهي جاذبة دائماً، في حين تعتمد القوة الكهروستاتيكية على الشحنة وقد تكون جاذبة أو طاردة. كذلك فالقوة الكهروستاتيكية أقوى بمراحل: فبين بروتونين، تفوق القوة الكهروستاتيكية قوة الجذب الثقالي بينهما بعامل مقداره نحو $10^{36}$، وهذا هو السبب في أن المادة العادية تتماسك بقوى كهربائية لا بالجاذبية.

حدود التطبيق

تنطبق الصيغة على الشحنات النقطية — أجسام صغيرة مقارنةً بالمسافة بينها — ساكنة في الفراغ أو في الهواء بصورة تقريبية. داخل وسط آخر تتضاءل القوة بعامل السماحية النسبية للمادة. كذلك تُفرز الشحنات المتحركة تأثيرات مغناطيسية لا يأخذها قانون كولوم بعين الاعتبار؛ ومعالجة ذلك تستلزم الإطار الكامل للكهرومغناطيسية.