البحث عن توليد المجالات الكهربائية وقياسها، المجال الكهربائي هو مفهوم فيزيائي يتعلق بالنقاط التي تحيط بأي جسم مشحون في الفضاء، ويرتبط بتفسير القوة بين الشحنات الكهربائية، وفي هذا المقال على موسوعة نورد ستجد مزيدا من المعلومات والتفاصيل حول المجالات الكهربائية وقياسها.
بحث عن توليد المجالات الكهربائية وقياسها و تعريف المجال الكهربائي
- المجال الكهربائي هو المجال الذي يحيط بالأجسام المشحونة وينتج عنه القوة الكهربائية التي تنقل الطاقة إلى الأجسام المشحونة الأخرى، والقوة الكهربائية تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الجسمين المشحونين، ويجب أن تكون الشحنة صغيرة وموجبة لعدم التأثير على الشحنات الأخرى التي تستخدم لقياس المجالات الكهربائية.
- وبهذا يمكن تعريف المجالات الكهربائية بأنها المكان الذي يتجلى فيه تأثير القوة الكهربائية، والمجال الكهربائي مثل غيره من المجالات غير المرئية ولا يمكن إدراكه إلا من خلال التأثير، وقام العالم فارادي بتمثيل المجال الكهربائي باتجاه وشدة من خلال خطوط القوى الكهربائية التي يؤثر بها المجال على وحدة الشحنة الكهربائية الموجبة الحرة في حركتها بالمجال.
تعريف المجال الكهربائي المنتظم
- المجالات الكهربائية المنتظمة تعبر عن المجالات الكهربائية المتولدة بين الصفحتين المشحونتين التي تحمل كل منهما شحنة مختلفة عن الأخرى، حيث تكون شحنة إحداهما موجبة والشحنة التي تحملها الأخرى تكون سالبة، ويكون اتجاه المجال الكهربائي المنتظم في اتجاه واحد من الصفحة التي تحمل الشحنة السالبة إلى الصفحة التي تحمل الشحنة الموجبة، وذلك على عكس المجالات الكهربائية غير المنتظمة، وتنطبق على خطوط المجال الكهربائي المنتظم جميع خصائص خطوط المجال الكهربائي غير المنتظمة باستثناء أنها ثابتة في الاتجاه والمقدار.
شدة المجال الكهربائي
- ينص قانون شدة المجال الكهربائي على أن شدة المجال الكهربائي تكون مساوية لقوة التأثير على الشحنة الموجبة مقسومة على كتلتها.
- يتم قياس الكتلة بالنيوتن، وتقاس الشحنة بالكولوم، ويتم قياس الشدة بالنيوتن/كولوم.
- يكون اتجاه المجالات الكهربائية في نفس اتجاه القوة التي تؤثر في شحنة الاختبار الموجبة، ويتم قياس شدة المجال الكهربائي بوحدة النيوتن كولوم، وكلاهما في نفس الاتجاه، ويتم استخدام طول السهم لقياس شدة المجال واتجاه السهم للدلالة على اتجاه المجال.
- يقصد به القوة التي تؤثر في شحنة الاختبار عندما تقسم على مقدار هذه الشحنة، وتصنف ككمية متجهة تحدد بالاتجاه والمقدار معا.
علامة المجال الكهربائي الرياضية
- علامة الرياضية للمجال الكهربائي هي E.
اتجاه المجال الكهربائي
- تتجه القوة باتجاه المجال الكهربائي الذي يؤثر على الشحنة الموجبة.
- يتم توجيه المجال الذي يؤثر على الشحنة السالبة في نفس اتجاه القوة.
- يتم تحديد اتجاه المجال الكهربائي بواسطة استخدام قوة الاندفاع بين الشحنات المتشابهة، حيث تتباعد الشحنات المتشابهة عن بعضها البعض، وقوة الجذب بين الشحنات المختلفة، حيث تقترب الشحنات المختلفة من بعضها البعض. يمكن تحديد مجال الشحنات المهربة بواسطة شحنة اختبار وفحص اتجاه حركتها عند وضعها في المجال الكهربائي لشحنة معينة. تكون شحنة الاختبار ضعيفة جدا لعدم التأثير على المجال المرغوب في دراسته، وتكون شحنة الاختبار دائما موجبة.
العوامل المؤثرة على المجال الكهربائي
- مقدار القوة التي تؤثر في شحنة الاختبار.
- موضع شحنة الاختبار في المجال.
- لا يعتمد شدة الحقول الكهربائية على شحنة الاختبار.
القوة التي تنتج عن المجال الكهربائي
- تعرف بأنها الطاقة الكهربائية التي يؤثر بها مجال كهربائي على أي شحنة موضوعة عند نقطة الدخول.
- العوامل التي تؤثر في قوة الحقل الكهربائي هي كمية الشحنة الموجودة في الحقل وشدة المجالات الكهربائية.
- والعوامل التي تؤثر على اتجاه القوة هي نوع الشحنة المتواجدة في المجال، واتجاه المجالات الكهربائية.
جهاز روبرت فان دي جراف
- آلية العمل: يعمل هذا الجهاز على نقل كمية كبيرة من الشحنات الكهربائية، ثم تنتقل تلك الشحنات من الحزام إلى القبة المعدنية في الأعلى، ويتم شحن الشخص كهربائيا عند لمسه لقبة المولد.
- تؤدي تلك الشحنات إلى تبدل شعر الفرد بعضه عن بعض.
- تعتبر خطوط المجالات الكهربائية خطوطا افتراضية لا وجود لها في الواقع، ولكنها تستخدم لتمثيل المجالات الكهربائية.
مثال على المجال الكهربائي
- الطاقة الكهربائية تعرف بأنها الطاقة المخزنة في الشحنة عندما يتم القيام بعمل لإزالتها عن الشحنة المتضادة لها، ولتقريبها من الشحنة المماثلة لها.
- ويتم قياسها يوحدة الجول.
- وفائدها هي أن طاقة التخزين الكهربائية تزداد مع زيادة كمية الشحنة أو عند تحريك الشحنة في اتجاه معاكس لاتجاه القوة.