من هو كولوم
تشارلز أوغستان دي كولوم، هو فيزيائيّ ومهندس فرنسيّ، كان له السّبق في العديد من الاكتشافات المتعلّقة في الكهرباء والمغناطيسيّة، وهو واضع قانون كولوم الشهير الخاصّ بالقوى بين الشحنات الكهربائية. ولد في 14 من شهر حزيران، عام 1736م في مدينة أنغولم في فرنسا. قدّم نظريات رائدة حول القوى بين الشحنات الكهربائية، والتجاذب والتنافر المغناطيسي، حتى إنّ وحدة القياس (الكولوم) قد سمّيت على اسمه تقديراً لجهوده. توفّي كولوم في باريس في 23 من شهر أكتوبر عام 1806م.
حياته المبكرة
ولد كولوم في أنغولم، فرنسا في 14 من شهر حزيران عام 1763م، حيثُ أصبح من أهمّ العلماء الذين ساهموا في اكتشاف الكهروسكونيّة. كِلا والديه: هنري كولوم، وكاثرين باجيت، ينحدران من الطبقة الأرستقراطية في أنغولم – فرنسا. وفي باريس، حيُث استقرت العائلة، درس كولوم الرياضيات، والتحق بكلية الدول الأربعة (Collège des Quatre-Nations.).
عمله العسكريّ
التحق كولوم في المدرسة العسكرية عام 1759م، وتخرّج من كلية الهندسة الملكيّة في مزيريس (École royale du génie de Mézières) عام 1761م، في بداية حياته المهنية، عمل في التصميم الإنشائي وميكانياكا التربة، حيثُ عمل في جزر الهند الغربيّة وفي المارتينيك. وكان مسؤولاً عن بناء حصن البوربون.
بعد أن أُصيب بالحمّى عام 1773م، عاد لفرنسا وبدأ العمل على الميكانيكا التطبيقية، وفي نفس السنة، قدّم أولى ورقاته العلمية حول مشاكل الستاتيك المؤثرة على البناء، لأكاديمية العلوم، وكان ممّا أثار إعجاب الأكاديمية بشكل كبير، مهارته في استخدام التفاضل والتكامل للتغلّب على بعض المشاكل الهندسية.
في عام 1779م، أُرسل كولوم لروشفور في فرنسا، ليشرف على إقامة حصن مبنيٌّ بشكل كامل من الخشب. في أثناء هذا الوقت، استفاد من أحواض بناء السفن لإجراء الأبحاث عن الإحتكاك ودرجة تحمّل الحبال، هذه التجارب قادته لأحد ألمع أعماله: نظرية الميكانيكا البسيطة، عام 1781م، والتي فاز على إثرها بالجائزة الكبرى من أكاديمية العلوم.
نقطة التحوّل لدراسة الفيزياء
في نفس السنة، طُلب من كولوم تقديم تقرير عن جدوى مشروع قناة المِلاحة في منطقة بريتاني، والذي بدوره قام بإدانة المشروع بوصفه مكلفاً وغير مربح. لكنّ البيروقراطيّة الفرنسية خالفته في رأيه، وعاقبته مؤقتا،. وعلى إثر ذلك قدّم كولوم استقالته ناقماً على الحكم المجحف بحقّه، لكنّها قوبلت بالرفض، وطُلب منه إعادة دراسة المشروع من جديد. فما كان منه إلّا أنُ توصّل لنفس النتائج مرّة أخرى. لاحقاً كُرّم على جهوده بعد أن تمّت دراسة المشروع من جهة غير متحيّزة، حيث ثبت أنّ النتائج التي توصّل لها كانت صائبة بالفعل. لكنّ هذه التجربة تركت أثرا عميقا عنده، لذا قررّ أن يكرّس حياته لدراسة الفيزياء.
بين عام 1785 و 1791م، كتب سبعَ أوراق علميّة، عالجت مواضيع متنوعة في الكهرباء والمغناطيسية، والتي قادته لوضع نظرية كولوم الشهيرة، التي أكّدت أن القوة المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين تتناسب طرديا مع مقدار شحنة كل منهما، وعكسيّا مع مربّع المسافة بينهما.
أهم إنجازات كولوم
قام كولوم باختراع جهاز (torsion balance) الذي مكّنهُ من قياس مقدار الشحنات الصغيرة جدا، وتقدير قيمة قوى التجاذب والتنافر المتبادلة بين جسمين مشحونين مخبريا، وباستخدام هذه البيانات، استطاع أن يصوغَ واحداً من أهمّ القوانين الأساسيّة في الكهروسكونيّة، وهو قانون كولوم.
وحدة قياس الشحنة
تُعتبر الشحنة الكهربائية من الخصائص الأساسيّة للمواد، حيثٌ تحمل الإلكترونات شحنة سالبة، والبروتونات شحنة موجبة. و يُشحن الجسم عندما يفقد أو يكسب عدداً صحيحاً من الإلكترونات. وبالعودة للنظام العالميّ للوحدات، فإنّ الشحنة الكهربائيّة تُقاس بالكولوم، حيثٌ أنّ:
| 1 كولوم = 6.25 × 10 إلكترون. |
|---|
إنّ الكولوم الواحد يُعتبر شحنة كبيرة نسبيّا، وفي أغلب الأحيان تحمل الأجسام شحنات تمثّل أجزاء صغيرة من الكولوم.
قانون كولوم
إنّ التفاعل بين الجسيمات المشحونة يُمثّل بتولُّد قوى عن بعد، إمّا تجاذبية أو تنافرية حسب نوع الشحنات. حيثُ تعتمد هذه القوى على شحنة كل من الجسمين، والمسافة التي تفصل بينهما. وقد قام كولوم بصياغة القانون الذي يُحدد قيمة القوى بالإعتماد على هذه العوامل، وهو كالآتي:
حيث:
| الرمز | الدلالة | وحدة القياس |
|---|
| ق ك | القوة الكهربائية. | نيوتن. |
| أ | ثابت كولوم، وهو يعبّر عن تأثير الوسط الذي توجد فيه الشحنات، ويساوي: 1÷ (4 × π × ε)، حيثُ ε هو السماحيّة الكهربائيّة للوسط. وفي الهواء تكون قيمته: 9 × 10. | نيوتن.م / كولوم |
| ش1 ، ش2 | الشحنتين النقطيتين المراد إيجاد مقدار القوة بينهما. وسمّيت بالنقطيّة لأنّ أبعاد الأجسام المشحونة صغيرة جداً مقارنةً بالمسافة بينها، فتبدو كأنّها إنّما تتركّز في نقطة واحدة على الجسم المشحون. | كولوم. |
| ف | المسافة التي تفصل بين الشحنتين. | م. |
آخر سنوات حياته
بعد اندلاع الثورة الفرنسية، طُرد كولوم مع بقيّة أفراد الطبقة الأرستقراطيّة من الحكومة. في عام 1791، تقاعد من عمله مع (Corps du Genie)، وعاش في ملكيته في مدينة بلوا في فرنسا، حيثُ انغمس في أعمال البحث العلميّ. ونتيجة لخدمته في جزر الهند الغربية، عانى كولوم من أمراض مزمنة أصابته بحمّى في صيف 1796م. توفّي كولوم في باريس في 23 من شهر أكتوبر عام 1806م.
