تقدم موسوعة فيما يلي بحث عن المجال الكهربائي ويعرف في الفيزياء بذلك التأثير الذي ينتج عن الشحنات الكهربائية أو المجالات المغناطيسية المتغيرة، حيث تكون قوته على الأجسام تلك التي تكون مشحونة بالمجال، وقد تم اكتشاف الظواهر الكهربائية منذ العهود اليونانية القديمة، فقد تمت ملاحظتهم أنه عند تدليك الأجسام يتم توليد الكهرباء بها مع اكتسابها للكثير من الشحنات الكهربائية، وقد تم تصنيف الأجسام المشحونة بالكهرباء أنها موجبة الشحنة.
فهو مفهوم فيزيائي يتعلق بكل نقطة من النقاط في الفضاء المحيط بأي شحنة من الشحنات (أو الأجسام مشحون) والذي يتعلق بتفسير ما هو موجود من قوة فيما بين الشحنات الكهربائية، إذ يعد من اللازم إضافة ذلك المفهوم من أجل تفسير تلك القوة الكهربية التي لا تتطلب حدوث تلامس بين شحنتين كهربائيتين، وبمعرفة اتجاه ومقدار المجال الكهربي دون الحاجة للتعرف على مصدره يصبح من الممكن تحديده أثره الذي سوف تتعرض الشحنة أو الجسم المشحون إليه حين وضعها في المجال الكهربي.
بحث عن المجال الكهربائي
- من الممكن تحديد المجال الكهربي من خلال الاعتماد على الحقيقة المؤكدة التي تقول أن القوة التي يتم تبادلها فيما بين الشحنات المتشابهة كهربياً تكون عبارة عن قوات متنافرة.
- حيث تكون الشحنات المتماثلة في النوع مثل الموجبة والموجبة، السالبة والسالبة سوف تتنافر وتتباعد عن بعضها البعض.
- بينما الشحنات المتبادلة فيما بين الشحنات المختلفة تعرف باسم قوة التقارب والتجاذب، حيث تعني أن الشحنات الغير متماثلة مثل السالبة والموجبة تتقارب فيما بينها تلقائياً.
- وبالاستعانة بالحقيقة السابق ذكرها وعبر استخدام ما يطلق عليه شحنة الاختبار يصبح من الممكن القيام بتحديد المجالات الكهربية للشحنات حيث يحدث ذلك عن طريق النظر باتجاه حركة الشحنة حين توضع في المجال الكهربي لأحد الشحنات.
- بالإضافة إلى كون شحنة الاختبار تملك قدرة متناهية الصغر لضمان عدم حدوث تأثير مجال الشحنة على المجال المراد بحثه، بحيث تصبح شحنة ذلك الاختبار موجبة على نحو دائم.
حجم المجال الكهربائي
- نوضح لكم بالفقرة الآتية قوة المجال الكهربي وحجمه والتي تعد بمثابة ما يحدث من تفاعل مباشر لشحنتين كهربيتين تتواجد كلاً منهما على مسافة من الأخرى، كما تعتبر الشحنة الواحدة مصدراً من مصادر المجال الكهربائي الذي يمتد للخارج بالفضاء المحيط، بالإضافة إلى أن القوة التي يتم ممارستها على شحنة أخرى بذلك الفضاء تعد بمثابة تفاعل مباشر يحدث ما بين المجال الكهربي والشحنة الثانية.
- وتعمل قوة المجال الكهربي بالاعتماد على الشحنة الخاصة بالمصدر، ولا يتم ذلك بالاعتماد على شحنة الاختبار وبمعنى أكثر دقة فإن إدخال شحنة صغيرة للاختبار لها مجال كهربي خاص بها يعادل المجال الحالي الكهربي، ومن الممكن اعتبار المجال الكهربي بمثابة قوة لكل وحدة من الوحدات الموجبة التي يتم ممارستها من قبل تأثر المجال بوجود شحنة الاختبار.
خطوط المجال الكهربائي
- تعرف خطوط المجال الكهربائي بأنها تلك الخطوط الوهمية التي تعمل على تمثيل المسارات التي سوف تسلكها تلك الشحنات في الاختبار، حيث تكون موضوعة ضمن الحيز الخاص بمجال شحنة كهربائية ما، بالإضافة إلى عددها واتجاهها، وعلى الرغم من ذلك فهي تختلف باختلاف مقدار الشحنة ونوعها، وكذا بعد النقطة المرغوب في دراسة خطوط المجال التابعة لها.
- إلى جانب أنه يتم تحديد الاتجاه الخاص بالمجال الكهربائي عن طريق الاستعانة بشحنة اختبار موجبة، ولكن لابد من العلم أن اتجاه المجال الكهربي للشحنات الموجبة يكون بعيداً عن تلك الشحنة، والسبب في حدوث ذلك أن ما يتم توليده من قوة بين شحنات الاختبار الموجبة وكذلك الشحنة الموجبة الأخرى التي تعد قوة تنافر فيما بين تلك الشحنتين اللذان يحملان النوع ذاته.
تجربة خطوط المجال الكهربائي
فيما يلي نذكر لكم خصائص خطوط المجال الكهربي والتي تم التوصل إليها من خلال تجرتها ودراستها:
- هي عبارة عن خطوط غير مرئية بل هي وهمية.
- في حالة وضع شحنة موجبة في المجال الكهربي أي بداخله فإن الشحنة تلك سوف تتأثر بدرجة كبيرة يترتب عليها تحركها باتجاه المجال الكهربائي، بحيث تصبح في اتجاه الخطوط الخاصة بالمجال الكهربي ذاته.
- وفي الغالب تكون تلك الخطوط خارجة عن الشحنات الموجبة بينما تدخل في الشحنات السالبة.
- لا تتقاطع خطوط المجال الكهربي بأي شكل من الأشكال فإن كانت تلك الخطوط تتقاطع سوف يعني ذلك أن المجال الكهربي سوف يتكون عنه اتجاهين عند نقطة التقاطع وحينها يصبح لنقطة التقاطع قيمتان وهو أمر إن حدث لن يمكن تصحيح مساره أبداً.
- عدد خطوط المجال الكهربي تتناسب مع مقدارها بشكل كبير، حيث تكون تلك الخطوط أكثف في حالة أن يكون المجال الكهربي أكثر قوة، وهو ما يعني الحالة التي يمكن بها اختراق سطح ما وستصبح مع مرور الوقت أكثر كلما كان المجال الكهربي أقوى ولكنها سوف تصبح قليلة، أي متباعدة عن بعضها البعض حينها وبالأخص في حالة أصبح المجال الكهربي في غاية الضعف.
- وكلما زاد الاقتراب من الشحنة تلك تزيد قوة المجال الكهربي وشدته، وبالتالي تزيد كثافة خطوط المجال الكهربي ولكن في حالة الابتعاد عن الشحنة الكهربية فإن شدة المجال الكهربي تصبح أقل، وبالتالي تقل كثافة الخطوط الجوية أيضاً.
شدة المجال الكهربائي بين لوحين
- المجال الكهربي المنتظم يقصد به المجال المتولد ما بين لوحين أو صفحتين يكون كلاً منهما مشحون ويحمل كليهما شحنة مختلفة عن الأخرى بحيث تكون موجبة بينما الثانية سالبة وبهذه الطريقة يصبح المجال المنتظم باتجاه واحد بحيث يصبح اللوح الذي يحمل الشحنات الموجبة إلى ذلك اللوح يحمل الشحنات السالبة.
- وهو ما يصبح بعكس المجال الكهربي غير المنتظم حيث إن المجال الذي يتولد من الشحنات يكون اتجاهه إما الأسفل أو بالأعلى، باليسار أو حتى يكون باليمين وهو عكس المجال المنتظم الذي يصبح في اتجاه واحد لا أكثر.
هل المجال الكهربائي كمية متجهة أم قياسية
- المجال الكهربي كمية متجهة لها أبعاد القوة الخاصة بكل وحدة من وحدات الشحن، وبأنظمة الكيلوجرام تكون الوحدات المتناسبة معها عبارة عن واحد نيوتن لكل كولوم وهو ما يعادل واحد فولت لكل متر، حيث يتم التعبير في النظام عن المجال الكهربي بالسنتيمتر، جرام، الثانية، بوحدات الديناميات لكل وحدة واحدة إلكتروستاتيكية وهو ما يعادل عدد المساعدين بالسنتيمتر.
وعند دراسة المجال الكهربي نجد أنه يقصد به نقطة بالفراغ المحيط بالشحنة الكهربائية والتي في حالة تم وضع شحنة كهربائية أخرى بها سوف تظهر عليها آثار لقوى كهربية، ونتيجة لكون القوة عبارة عن كمية متجهة فإن المجال الكهربي بالتالي يكون عبارة عن كمية متجهة ذات اتجاه ومقدار، ويكون التعريف الخاص بالمجال الكهربائي وفقاً لما سبق ذكره هو المجال الكهربائي المتواجد عن نقطة معينة والمتولد عن الشحنات الموجبة في اتجاه الخروج منها.
المراجع
1
2
