ما هو المجال الكهربائي و قانون المجال الكهربائي وأنواعه، ساهم اكتشاف المجال الكهربائي والآلية التي يتم من خلالها تنشيط الإلكترونات لإنشاء مجال كهربائي في بناء العديد من الأنظمة الكهربائية ومع الوقت أصبحت الأجهزة الكهربائية والمعدات التي تدخل الكهرباء في عملها جزء لا يتجزأ من حياتنا، بشكل عام تخضع المجال الكهربائي للعديد من القوانين الثابتة التي يعمل من خلالها، في هذا المقال سنتعرف معا على إجابة السؤال ما هو المجال الكهربائي و قانون المجال الكهربائي وأنواعه.
ما هو المجال الكهربائي
- يُعرَّف المجال الكهربائي بأنه القوة الكهربائية التي تؤثر على وحدة الشحنات المختلفة ، الموجبة والسالبة ، ويُشار إليها بالرمز E.
- يرتبط مفهوم وتفسير المجال الكهربائي بالقوة الموجودة داخل الشحنات الكهربائية ، حيث إنها المنطقة المحيطة بالشحنات التي من خلالها يظهر أن القوة الكهربائية بين الشحنات مستثارة.
- كما أنها مرتبطة بكل نقطة في الفضاء الخارجي ، حيث أوضح العالم الإنجليزي فاراداي من خلال تجاربه أن كل شحنة في الفضاء محاطة بمجال كهربائي خاص ، مما يؤثر بشكل مباشر على الشحنات المحيطة بها.
- يساعد التعرف على المجال الكهربائي في الوصول إلى المفهوم الصحيح للقوة الكهربائية الموجودة داخل كل شحنة من مواد مختلفة.
حدد مجالًا كهربائيًا موحدًا
في الفقرة السابقة تناولنا الإجابة على سؤال ما هو المجال الكهربائي ، ومن خلال قراءة هذه الفقرة ستتعرف على المجال الكهربائي العادي ، حيث يعتبر المجال الذي لا تتغير قيمته في مختلف نقاط.
- يمكن تمثيل مجال كهربائي موحد بوضع لوحين متوازيين مع بعضهما البعض.
- يشترط أن تكون المساحة التي تحتوي على لوحة واحدة كبيرة ، والمسافة بين الصفيحتين صغيرة.
- يتم شحن كل لوحة بكمية متساوية من الشحنة الكهربائية ، بشحنات مختلفة لكل لوحة ، مما يؤدي إلى وضع صفيحة موجبة الشحنة ولوحة سالبة الشحنة.
- من خلال تلك التجربة ، وجدنا أن اتجاه المجال الكهربائي المنتظم يمتد من اللوحة التي تحمل الشحنة الموجبة إلى اللوحة التي تحمل الشحنة السالبة.
- يختلف المجال الكهربائي المنتظم عن المجال الكهربائي غير المنتظم في اتجاه المجال.
- نظرًا لأن اتجاه المجال الكهربائي غير المنتظم يكون في جميع الاتجاهات لأعلى ولأسفل ولليسار ولليمين ،
- يمكن الوصول إلى مقدار شدة المجال الكهربائي بين الصفيحتين المتساويتين بموجب القانون E = ΔV / Δx
- يمثل الرمز E شدة المجال الكهربائي ويقاس بالفولت / متر.
- الرمز ΔV هو فرق الجهد الكهربائي بين المواد ويقاس بالفولت.
- بينما يعبر الرمز Δx عن المسافة بين الصفيحتين ، يتم قياسه بالأمتار.
اتجاه المجال الكهربائي
من الممكن تحديد ماهية المجال الكهربائي وتحديد الاتجاه الصحيح للمجال من خلال وضع بعض التفسيرات العلمية التي توصل إليها الفيزيائيون عبر العصور ، ومن بين تلك التفسيرات والدراسات النظرية القائلة بأن القوة المتبادلة بين الشحنات المختلفة تتأثر بـ نوع الشحنة التي تحملها كل مادة.
- تولد المواد التي تحمل نفس الشحنة الكهربائية قوة طاردة ، حيث تتباعد المواد وتتنافر أثناء التقريب ، أي أن كل مادة تأخذ عكس اتجاه المجال الكهربائي للآخر.
- بينما تولد المواد المختلفة في الشحنة الكهربائية قوة جذابة ، حيث أن المواد قريبة بشكل ملحوظ من بعضها البعض.
- يمكن استخدام شحنة الاختبار في المختبر الفيزيائي لتحديد المجال الكهربائي للمواد ذات الشحنات المختلفة أو المتشابهة ، حيث إنها تحمل دائمًا شحنة موجبة.
ما هي خطوط المجال الكهربائي
أظهرت التجارب خطوط المجال الكهربائي وتم تعريفها كخطوط تخيلية تمثل مسار المسار الذي تنتقل من خلاله شحنة الاختبار الموجبة إلى الشحنة الأخرى ، حيث يختلف اتجاه هذه الخطوط وعداداتها باختلاف نوع الشحنة وعداداتها. كمية محددة ، بجانب مسافة النقطة التي تريد معرفة خطوط المجال الكهربائي عندها.
يمكن تحديد خطوط المجال الكهربائي بالإشارة إلى اتجاه المجال ، حيث يتم سحب الأسهم بعيدًا عن الشحنة الكهربائية في حالة إنشاء قوة طاردة بين الشحنتين ، بينما يتم رسم الأسهم للإشارة إلى دخولها الشحنة الكهربائية في حالة وجود قوة جاذبة. فيما يلي بعض المعلومات حول خطوط المجال الكهربائي على النحو التالي:
- خطوط المجال الكهربائي هي خطوط تخيلية تنبثق من شحنة موجبة باتجاه شحنة سالبة.
- ترتبط الخطوط ببعضها البعض بقوة ولا تتقاطع.
- تعتبر خطوط المجال من أهم خصائص قيمة شدة المجال الكهربائي.
- مع زيادة شدة خطوط المجال ، تزداد القيمة الحقيقية لشدة المجال الكهربائي.
- من خلال النظر إلى اتجاه المماس لخط المجال الكهربائي في أي نقطة في النقطة ، يمكن تحديد المجال الكهربائي.
- بالإضافة إلى ملاحظة الزيادة في شدة المجال الكهربائي عن طريق زيادة عدد خطوط المجال المتعامدة مع مساحة الوحدة.
ما هي أنواع المجال الكهربائي
بعد النظر في سؤال ما هو المجال الكهربائي ، سنتعرف على أنواع المجال ، حيث تم اكتشاف نوعين من المجال الكهربائي (المجال الكهربائي المنتظم والمجال الكهربائي غير المنتظم) ، حيث طور العلماء المفاهيم الصحيحة للأنواع المجالات التي يمكن للطلاب التعرف عليها.
- يُعرَّف المجال الكهربائي المنتظم بأنه مجال متساوٍ في جميع النقاط من حيث الحجم والاتجاه.
- تعمل خطوط المجال الكهربائي الموحدة في خطوط مستقيمة دون انحراف عن المسار الذي تسير فيه.
- حيث يتم تعريف المجال الكهربائي غير المنتظم على أنه المجال الذي لا تتساوى فيه الكثافة أو الاتجاه.
- تنحرف خطوط المجال غير المنتظمة لأعلى ولأسفل ولليمين ولليسار.
ما هو قانون المجال الكهربائي
- يعتمد المجال الكهربائي ، عند تقديره ، على وجود قوة كهربائية تتبادل بين شحنتين.
- بالإضافة إلى معرفة مقدار الشحنة الكهربائية ، ومن خلال الدراسات التي أجراها العالم كولوم ، وضع قانونه بشكل عام ، على أن يكمله العالم مايكل ويضع القانون النهائي للمجال الكهربائي.
- يتضمن قانون المجال الكهربائي لمايكل فاراداي العلاقة E = F / q
- يعبر الرمز E عن شدة المجال الكهربائي كما يتم التعبير عنها بالنيوتن.
- في حين أن الرمز F يعبر عن القوة التي تمارسها الشحنة على شحنة اختبار كولوم معينة على مسافة r.
- يمثل الرمز q قيمة الشحنة الكهربائية التي تُقاس بوحدة الكولوم.
- يمكن الحصول على شكل آخر من قانون المجال الكهربائي عن طريق استبدال قانون كولوم.
- تعطي العلاقة الرياضية بعد الاستبدال E = Kx q / r ʌ
- يمثل الرمز K ثابتًا يتم تحديد قيمته بالرجوع إلى خصائص الوسط الذي يوجد فيه المجال الكهربائي. قيمته الحقيقية هي x0 ^ Nm / coulomb.
- الرمز r ʌ هو المسافة بين شحنة التمثيل والنقطة التي يجب حساب المجال الكهربائي عندها.
فهم القوانين الفيزيائية الرياضية الكهربائية يعتبر من الأمور الصعبة والمعقدة لدى البعض، إلا أن التدرج في تعلم النظام الكهربائي وآلية عمل الإلكترونات الكهربائية سيساعد بشكل كبير في فهم هذه الآلية.