بحث عن المجال الكهربائي
تقدم موسوعة فيما يلي بحثا عن المجال الكهربائي والذي يعرف في الفيزياء بتأثير الشحنات الكهربائية أو المجالات المغناطيسية المتغيرة، حيث تتميز بالتأثير على أجسام مشحونة بالمجال، وتم اكتشاف الظواهر الكهربائية منذ العصور القديمة اليونانية، حيث لاحظوا أن تدليك الأجسام يولد الكهرباء بها وتكتسب الشحنات الكهربائية، وتم تصنيف الأجسام المشحونة بالكهرباء على أنها إيجابية الشحنة.
فهو مفهوم فيزيائي يتعلق بكل نقطة في الفضاء المحيط بشحنة كهربائية، ويتعلق بتفسير القوة الموجودة بين الشحنات الكهربائية، ويتطلب إضافة هذا المفهوم لتفسير القوة الكهربية التي لا تحتاج لتلامس بين شحنتين، ويمكن تحديد اتجاه ومقدار المجال الكهربائي دون معرفة مصدره، وبالتالي تحديد تأثيره على الشحنة أو الجسم المشحون عند وضعهما في المجال الكهربائي.
بحث عن المجال الكهربائي
- يمكن تحديد المجال الكهربائي من خلال الاعتماد على حقيقة مؤكدة تقول إن القوة التي يتم تبادلها بين الشحنات المتشابهة كهربيا تكون قوات متنافرة.
- عندما تكون الشحنات المتماثلة من نفس النوع، مثل الشحنات الموجبة والموجبة، أو الشحنات السالبة والسالبة، فإنها ستتنافر وتتباعد عن بعضها البعض.
- في حين تعرف الشحنات المتبادلة بين الشحنات المختلفة بمصطلح قوة التجاذب والتقارب، وهذا يعني أن الشحنات غير المتماثلة مثل السالبة والموجبة تتقارب بشكل تلقائي.
- بناء على المعلومات المذكورة سابقا واستخدام ما يسمى بـ “شحنة الاختبار”، يمكن تحديد المجالات الكهربية للشحنات عن طريق مراقبة حركة الشحنة عند وضعها في المجال الكهربي لإحدى الشحنات.
- بالإضافة إلى أن شحنة الاختبار تملك قدرة متناهية الصغر لضمان عدم تأثير مجال الشحنة على المجال المراد بحثه، بحيث تكون شحنة تلك الاختبار إيجابية بشكل دائم.
حجم المجال الكهربائي
- في الفقرة التالية، سنوضح لكم قوة وحجم المجال الكهربي، وهو ما يحدث تفاعلا مباشرا بين شحنتين كهربيتين توجد كل منهما على مسافة من الأخرى. يعتبر المجال الكهربي مصدرا للشحنة الواحدة التي تمتد في الفضاء المحيط، بالإضافة إلى أن القوة الممارسة على شحنة أخرى في ذلك الفضاء تعتبر تفاعلا مباشرا بين المجال الكهربي والشحنة الثانية.
- تعتمد قوة المجال الكهربائي على الشحنة الموجودة في المصدر، ولا يتم ذلك باستخدام شحنة الاختبار. وبشكل أكثر دقة، عند إدخال شحنة صغيرة للاختبار، فإن لها مجال كهربائي خاص بها يعادل المجال الكهربائي الحالي، ويمكن اعتبار المجال الكهربائي قوة لكل وحدة موجبة يتم تأثيرها من قبل شحنة الاختبار.
خطوط المجال الكهربائي
- تصف الخطوط الكهربائية أنها خطوط وهمية تمثل مسارات تلك الشحنات في الاختبار، وتكون داخل مجال الشحنة الكهربائية بعدد واتجاه محددين، وتتغير بناء على مقدار ونوع الشحنة، وفيما يتعلق بدراسة خطوط المجال المرغوب فيها.
- بالإضافة إلى أنه يتم تحديد اتجاه المجال الكهربائي باستخدام شحنة اختبار موجبة، يجب أن نعلم أن اتجاه المجال الكهربائي للشحنات الموجبة يجب أن يكون معاكسا لتلك الشحنة، وذلك بسبب القوة التنافرية التي تحدث بين الشحنات الاختبارية الموجبة والشحنة الموجبة الأخرى التي تحمل نفس النوع.
تجربة خطوط المجال الكهربائي
فيما يلي نورد لكم خصائص خطوط المجال الكهربي والتي تم التوصل إليها بعد إجراء التجارب والدراسات
- هي خطوط غير مرئية بل هي وهمية.
- عند وضع شحنة موجبة في المجال الكهربائي، فإن تلك الشحنة ستتأثر بشكل كبير وستتحرك نحو المجال الكهربائي، وبالتالي ستكون في اتجاه الخطوط التي تنتمي لنفس المجال الكهربائي.
- عادة، تكون تلك الخطوط خارجة عن الشحنات الموجبة وتدخل في الشحنات السالبة.
- عندما لا تتقاطع خطوط المجال الكهربي بأي حالة، فإن ذلك يعني أن المجال الكهربي سيكون له اتجاهان عند نقطة التقاطع، وفي هذه الحالة، ستكون لنقطة التقاطع قيمتان، وهذا يعني أنه لا يمكن تصحيح مسارها أبدا إذا حدثت تلك الحالة.
- عدد خطوط المجال الكهربي تتناسب بشكل كبير مع قوته، حيث تصبح تلك الخطوط أكثر كثافة عندما يكون المجال الكهربي أقوى، وهذا يعني أنه يمكن اختراق سطح ما بسهولة أكبر ومع مرور الوقت ستزداد كثافة الخطوط كلما زادت قوة المجال الكهربي، لكنها ستصبح أقل كثافة وأبعد عن بعضها البعض عندما يكون المجال الكهربي ضعيفا للغاية.
- وكلما زاد الاقتراب من الشحنة تلك تتزايد قوة المجال الكهربي وشدته، وبالتالي تتزايد كثافة خطوط المجال الكهربي ولكن عند الابتعاد عن الشحنة الكهربية شدة المجال الكهربي تصبح أقل، وبالتالي تقل كثافة الخطوط الجوية أيضا.
شدة المجال الكهربائي بين لوحين
- المجال الكهربي المنتظم هو المجال الناتج بين لوحتين أو صفحتين مشحونتين بشحنات مختلفة، إذ تكون إحداهما موجبة والأخرى سالبة، مما يجعل المجال ينساب باتجاه واحد من اللوح المحمل بالشحنة الموجبة إلى اللوح المحمل بالشحنة السالبة.
- وهذا يختلف عن المجال الكهربائي غير المنتظم حيث يكون المجال الناشئ من التهمات في اتجاه سواء للأسفل أو للأعلى، لليسار أو حتى لليمين وهو عكس المجال الكهربائي المنتظم الذي يكون في اتجاه واحد فقط.
هل المجال الكهربائي كمية متجهة أم قياسية
- المجال الكهربي هو كمية متجهة تتعلق بقوة الوحدة الناتجة عن كل وحدة من وحدات الشحن، وفي نظام الكيلوجرام، الوحدات المتناسبة معها هي نيوتن واحد لكل كولوم، وهو ما يعادل فولت واحد لكل متر. ويتم التعبير في هذا النظام عن المجال الكهربي بالسنتيمتر والجرام والثانية، وبوحدات الديناميكا لكل وحدة واحدة إلكتروستاتيكية، وهو ما يعادل عدد المساعدين بالسنتيمتر.
عند دراسة المجال الكهربي، نجد أنه يعنى بنقطة فراغية تحيط بالشحنة الكهربائية، وإذا تم وضع شحنة كهربائية أخرى في هذه النقطة، ستظهر آثار قوى كهربية عليها. ونظرا لأن القوة هي كمية متجهة، فإن المجال الكهربي يكون أيضا كمية متجهة باتجاه ومقدار محددين. ويتم تعريف المجال الكهربي بأنه المجال الكهربي الموجود في نقطة معينة والمتولد بوجود شحنات موجبة تخرج منها.
المراجع