بحث حول المجالات الكهربائية

مفهوم المجالات الكهربائية في مادة الفيزياء غني بالمفاهيم والمصطلحات. المجال الكهربائي هو المجال الذي يحيط بنقطة محددة ويكون هو مصدر القوة والطاقة. في هذا المجال، يظهر مقدار الطاقة الكهربائية وقوتها. تم اكتشاف واختراع العديد من الأجهزة التي تسمح بتحديد المجالات الكهربائية وتأثيرها على الأجسام الموجودة في ذلك المجال. في هذا الموقع سنتعرف على تعريف المجالات الكهربائية واتجاهاتها وشدتها والخطوط التي تمتد فيها.

تعريف المجالات الكهربائية

• هو المجال الذي تظهر فيه تأثيرات القوة الكهربائية وتحيط بالجسم المشحون.
• تظهر القوة الكهربائية أو الكهروستاتيكية في المنطقة المحيطة بالشحنة الكهربائية وتكون آثارها مرئية.
• هو المجال الذي يحيط بالأجسام المشحونة حتى يمكن توليد الطاقة الكهربائية التي يمكن الاستفادة منها في أداء العمل، وبالتالي يتم نقل الطاقة من المجال الكهربائي إلى الأجسام المشحونة الأخرى.
• المجالات الكهربائية لا يمكن فهمها إلا عن طريق التأثير الذي ينتج عنها لذلك قام العالم فاراداي بتمثيلها على الشحنة الكهربائية الموجبة شريطة أن تكون حرة الحركة في هذه المجالات.
• وحدة المجال الكهربي هي نيوتن/ كولوم.

اتجاهاتها

• المجال الذي يؤثر على الشحنة الموجبة وتكون في نفس اتجاه القوة.
• المجال الذي يؤثر على الشحنة السالبة ويكون في اتجاه القوة المعاكسة.

تمثيل المجالات الكهربية

يمكن تجسيد مجالات الكهرباء حيث يكون المصدر القوة نقطة ويتم تجسيد المجال حولها على أنه سهم ويتم تحديد المجال عن طريق:

• طول السهم: يتم من خلاله تحديد شدة المجال الكهربائي.
• اتجاه السهم: بواسطة طريقة يمكن معرفة اتجاه الحقل الكهربائي.

شدة المجالات الكهربائية

• هو كمية موجهة يمكن تحديدها عن طريق تحديد القيمة والاتجاه.
• هي تلك القوة التي تؤثر على شحنة الاختبار ويتم تقسيمها على مقدار شحنة الاختبار.
• شدة المجال الكهربائي = قوة شحنة الاختبار ÷ مقدار شحنة الاختبار.

العوامل التي تؤثر على شدة المجال الكهربي

• كمية القوة التي تؤثر على شحنة الاختبار.
• مكان شحنة الاختبار في المجال الكهربي.
• مقدار الشحنة في الاختبار لا يؤثر في قوة الحقل الكهربائي.

العوامل المؤثرة على شدة المجال في نقطة محددة

• العلاقة بين شدة الحقل الكهربائي وقدرة الشحنة التي يولدها الحقل هي علاقة طردية.
• العلاقة بين نقطة توليد المجال ومسافتها عن النقطة هي علاقة عكسية.
• النقاط الموجودة حول الشحنة الكهربية لها مجال كهربائي حتى في حالة عدم وجود شحنة اختبار.

اتجاه شدة المجال  الكهربي

• الاتجاه المعاكس للشحنة الموجبة ينتج المجال.
• في اتجاه الشحنة السالبة المتسببة في المجال.

المجال الكهربي في نقطة والناتج عن شحنتين

• تحديد المجال الكهربائي الناشئ عن كل شحنة بمفردها عند نقطة المجال.
• جمع المجالين الذين لهما نفس الاتجاه.
• طرح المجالين المعاكسين.

القوة الناتجة عن المجال الكهربي

• هي القوة الكهربية المستخدمة من قبل المجال الكهربي للتأثير على النقاط الموجودة في داخله.
• العوامل التي تؤثر على مقدارها هي:
  • شدة المجال الكهربي.
  • مقدار الشحنة التي بداخل المجال الكهربي.
• العوامل التي تؤثر على اتجاهها هي:
  • اتجاه المجال الكهربي.
  • نوع الشحنة في المجال الكهربي.

خطوط المجالات الكهربائية

• تستخدم هذه الخطوط لتمثيل المجالات الكهربائية حول الشحنة أو الفراغ.
• هي مجموعة من الخطوط الوهمية التي تنبع من الشحنة الموجبة وتتجه نحو الشحنة السالبة.
• خصائصها هي:
  • تنتشر خطوط الحقل الكهربائي على شكل أشعة تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل الشحنة السالبة.
  • لا يمكن أن تتداخل خطوط المجال الكهربائي.
  • يكون المجال الكهربي أقصى ما يمكن إذا كانت خطوط المجال أكثر كثافة.
  • تعبر المجالات الناتجة عن شحنتين أو أكثر بخطوط منحنية.
  • إذا كانت الخطوط قريبة من بعضها، فهذا يدل على قوة المجال الكهربائي.
  • إذا كانت الخطوط بعيدة عن بعضها، فهذا يشير إلى ضعف المجال الكهربائي.

العلاقة بين المجال الكهربي وخطوط المجال الكهربي

• المقدار: هي المسافة التي تفصل بين خطوط المجال الكهربائي وتستخدم للإشارة إلى قوة المجال، حيث إذا كانت الخطوط متقاربة، فهذا يدل على قوة المجال والعكس.
• الاتجاه: هو الاتجاه المماس الذي يتم رسمه على خطوط المجال في نقطة اتجاه المجال الكهربائي.

تمثيل الشحنات الكهربية

• شحنة سالبة منفردة.
• شحنتين سالبتين وثالثة موجبة.
• شحنة موجبة منفردة.

للمزيد من المعلومات عن المجالات الكهربائية يمكن قراءة الموضوعات التالية:

المراجع: 1 2 3 4.