لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط

تسائل عدد من الطلاب ” لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط ؟ ” حيث يُطرح ذلك السؤال على العديد من الطلاب في المراحل التعليمية المختلفة، وذلك لأن بعض المناهج الدراسية تقوم بالجمع ما بين التخصصات والعلوم والمجالات المختلفة.

ويعد المجال الكهربائي من أهم ما يجب على الطالب دراسته والإلمام به، لهذا السبب نقدم إليك عزيزي القارئ في مقالنا هذا عبر موقع موسوعة إجابة للسؤال المطروح بالإضافة إلى تقديم بعض المعلومات التي تخص المجال الكهربائي.

لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط

المجال الكهربائي أو كما يُعرف بالحقل الكهربائي Electric field من أهم ما يتواجد في علم الفيزياء، فهو يعد التأثير المغناطيسي أو التأثير الكهربائي الخاص بالأجسام المشحونة، كما أنه لا يمكن رؤيته بالعين المجردة وذلك طبقاً لما قاله العالم فاراداي.

• ومن المعروف أن ذلك المجال أو الحقل الكهربائي يتم قياسه بواسطة شحنة اختبار صغيرة، ولكن تسائل البعض لماذا ؟.
• وإجابة علي ذلك السؤال نقول أنه يتم ذلك لعدة أسباب منهم:
  • لضمان عدم حدوث أي تشتت في الشحنة الخاصة بالمجال.
  • ولأن الإلكترونات تُعرف وتتميز بشحنتها الصغيرة جداً التي تستخدم بشكل دائم من أجل اعتباره شحنة اختبار.

المجال الكهربائي

يعتبر المجال الكهربائي أحد أهم الدروس الموجودة في علم الفيزياء كما أنه يتصل بعلم الكهرباء.

• يمكن تعريف ذلك المجال بقول أنه عبارة عن تحديد الكثافة الخاصة بالشحنات التي توجد بالجسم المشحون.
• ويوجد اتجاهين للمجال الكهربائي متمثلين في التالي:
  • إما أن يكون في نفس أتجاه القوة، وذلك يكون المجال المؤثر على الشحنات الموجبة.
  • وإما أن يكون في عكس أتجاه القوة، ويعد ذلك المجال الذي يقوم بالتأثير على الشحنات السالبة.

قانون ووحدات المجال الكهربائي

• ومن الضروري ذكر أنه يتم قياس الحقل أو المجال الكهربائي عن طريق استخدام قانون خاص بذلك.
• يتمثل ذلك القانون في الأتي:
  • شدة المجال الكهربائي = القوة الكهربائية / شحنة الاختبار.
• وتتمثل وحدات كل كمية موجودة بذلك القانون في التالي:
  • تقاس القوة الكهربائية بوحدة النيوتن.
  • وشحنة الاختبار تقاس بوحدة الكولوم.
  • وتقاس شدة المجال الكهربائي بوحدة النيوتن لكل كولوم ( النيوتن / كولوم ).

شدة المجال الكهربائي

وتعد تلك الشدة كمية متجهة حيث يمكن تحديدها من خلال تحديد كلاً من الاتجاه والمقدار.

• وتُعرف على أنها القوة التي تقوم بالتأثير على شحنة الاختبار.
• ويوجد اتجاهين لشدة المجال الكهربائي متمثلين في التالي:
  • إما عكس اتجاه الشحنة الموجبة الناتجة عن المجال.
  • وإما في نفس اتجاه الشحنة السالبة التي ينتجها المجال.

عوامل التأثير علي شدة المجال الكهربائي

هناك عدة عوامل مختلفة تقوم بالتأثير علي الشدة الخاصة بالمجال الكهربائي.

• يوجد عدة عوامل تؤثر على تلك الشدة بشكل ملحوظ، تتمثل تلك العوامل في الأتي:
  • المقدار الخاص بالقوة المؤثرة على شحنة الاختبار.
  • المكان الموجود به شحنة الاختبار بداخل المجال الكهربائي.
  • كمية ومقدار شحنة الاختبار لا يقوم بالتأثير في شدة المجال الكهربائي.
• يوجد أيضاً عدة عوامل تعمل على التأثير على شدة المجال ولكن في نقطة معينة، تتمثل تلك العوامل في التالي:
  • العلاقة الناشئة ما بين قدر الشحنة التي تولد المجال وشدة المجال الكهربائي، وتلك العلاقة تعد علاقة طردية.
  • العلاقة الموجودة ما بين النقطة التي تعمل على توليد المجال وبُعد النقطة عنها، وهذه العلاقة تعد علاقة عكسية.
  • والنقاط المتواجدة حول الشحنة الكهربائية تمتلك مجال كهربائي حتي إذا لم يوجد عندها أي شحنة اختبار.

القوة الكهربائية

تعد القوة الكهربائية هي القوة التي يقوم باستخدامها المجال الكهربائي من أجل التأثير على النقط المتواجدة به.

• ويوجد عوامل تقوم بالتأثير على كلاً من مقدار واتجاه القوة الكهربائية، تتمثل تلك العوامل في:
  • العوامل المؤثرة على المقدار:
    • شدة المجال الكهربائي.
    • المقدار الخاص بالشحنة الموجودة بداخل المجال الكهربائي.
  • العوامل المؤثرة على الاتجاه:
    • اتجاه المجال الكهربائي.
    • نوع الشحنة الموجودة في المجال الكهربائي.

خطوط المجال الكهربائية

يُعرف في علم الفيزياء أنه يتم تمثيل الحركة الخاصة بالشحنات الكهربائية الموجودة في الفراغ الذي يقوم بإحاطة الجسم المشحون عن طريق عدة خطوط وهمية، تلك الخطوط يُطلق عليها خطوط المجال الكهربائي.

• ويُمكن تعريف تلك الخطوط بقول أنها الخطوط المستخدمة لتمثيل المجال الكهربائي الموجود إما حول الشحنة أو الفراغ.
• هذه الخطوط تمتلك العديد من الخصائص الفيزيائية المتنوعة.

خصائص خطوط المجال الكهربائي

• تتناسب الكثافة الخاصة بالخطوط تناسب طردي مع كلاً من القيمة الخاصة بشدة المجال، وقيمة الشحنة الكهربائية.
• خطوط المجال الكهربائي لا تقوم بتشكيل أيه حلقات مغلقة، كما تتميز بأنها لا تتقاطع.
• كلما اقتربت الخطوط من الشحنات كلما كان المجال الكهربائي كبيراً.
• تنتهي خطوط المجال الكهربائي عند ما لا نهاية، كما أنها تكون متضمنه شحنة واحدة فقط.
• تتحرك الخطوط بداية من الشحنة الموجبة إلى أن تنتهي وتتوقف عند الشحنة السالبة.
• يمكن التعبير عن المجالات الكهربائية بخطوط منحنية في حالة أنها تكون ناتجة عن شحنتين أو أكثر من ذلك.
• كلما ابتعدت خطوط المجال الكهربائي عن بعضها البعض دلّ ذلك على شدة ضعف المجال الكهربائي.

يدرس العديد من الطلاب في مراحل دراسية مختلفة علوم وتخصصات مختلفة ومتنوعة، حيث يوجد في مناهجهم التعليمية ما يجمع ما بين علم الفيزياء، وعلم الكهرباء، وغيرهم من العلوم، لذلك طرح البعض سؤال ” لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط ؟ ” من أجل معرفة الإجابة الصحيحة، وهذا ما عملنا على تقديمه وشرحه في مقالنا هذا لإفادتك بشكل علمي عزيزي القارئ.

كما يمكنكم الاطلاع على المزيد حول ما يتعلق بهذا الموضوع من خلال الأتي:

• بحث عن المجال الكهربائي
• ما هو المجال الكهربائي .. قانون المجال الكهربائي وأنواعه
• بحث عن المجالات الكهربائية
• بحث حول المجالات الكهربائية
• المجالات الكهربائية للموجات تسبب في تسارع الألكترونات المكونة للهوائي
• بحث عن توليد المجالات الكهربائية وقياسها

المراجع

• 1
• 2
• 3