بحث عن المجال الكهربائي

تتولد الكهرباء الساكنة من الاحتكاك المتكرر للمواد حيث إن المواد تتكون من ذرات فيها نواة وحولها إلكترونات تدور، ولكل نوع من الذرات قوة مختلفة لارتباط إلكتروناتها مع النواة مما يجعل هذه الإلكترونات تنتقل من ذرة لأخرى نتيجة الفرك المتكرر وبذلك تصبح الذرة التي فقدت إلكتروناتها مشحونة بشحنة موجبة والذرة التي كسبت إلكترونات مشحونة بشحنة سالبة، وكل شحنة موجبة أو سالبة تؤثر على شحنة أخرى ضمن محيطها مولدة بذلك المجال الكهربائي. في هذا المقال نستعرض بحثا عن المجال الكهربائي.

تعريف المجال الكهربائي

يُمكن تعريف شدة المجال الكهربائي على أنّها كمية متجهة لها مقدار واتجاه، وتساوي القوة الكهربائية التي تُبذل على شحنة اختبار موجبة صغيرة داخل مجال كهربائي، إذ يشار إليها بالرمز Eومن الجدير ذكره أنّ شدة المجال هي خاصية للمجال الكهربائي، حيث تُعطي شدة المجال صورة واضحة عن فهم كيفية زيادة أو نقصان قوة المجال الكهربائي، إذ إنّه كلما زاد عدد خطوط المجال لكل وحدة حجم، زادت شدة المجال، بالإضافة إلى أنّه يمكن حساب شدة المجال الكهربائي رياضيًا بواسطة العلاقة الأتية E = F/q

قانون المجال الكهربائي

تعد شدة المجال الكهربائي من الكميات المتجهة، حيث تمتلك كل من الحجم والاتجاه، ويتم تحديد حجم شدة المجال الكهربائي من حيث كيفية قياسه، ويمكن قياس شدة المجال الكهربائي من خلال وضع شحنة كهربائية يرمز لها بالرمز ش. وهذه الشحنة الكهربائية تنتج مجالًا كهربائيًا ويتم الإشارة لهذه الشحنة باعتبارها شحنة المصدر، حيث يمكن قياس شدة المجال الكهربائي لشحنة المصدر بأي شحنة أخرى موضوعة في مكان ما في محيطها، حيث يشار إلى الشحنة المستخدمة في قياس المجال الكهربائي بشحنة الاختبار حيث يتم استخدامها لاختبار شدة المجال الكهربائي، وعند وضع شحنة الاختبار فأنّها سوف تتعرض لقوة كهربائية وتكون هذه القوة على شكل تجاذب أو تنافر للشحنات، ويرمز لهذه القوة بالرمز ق، إذ تتناسب قوة المجال الكهربائي طرديًا مع شحنة المصدر وعكسيًا معمربع المسافة. يمكن تعريف قانون شدة المجال الكهربائي على أنّه القوة لكل شحنة على شحنة الاختبار، وإذا تم الإشارة إلى شدة المجال الكهربائي مـ فيمكن كتابة قانون شدة المجال الكهربائي بالرموز مــ= ق/ش، ومن خلال قانون شدة المجال ستكون الوحدات القياسية للقانون هي نيوتن/ كولوم.

خطوط المجال الكهربائي

تُعرّف خطوط المجال الكهربائي على أنها خطوط أو منحنيات وهمية، توضح اتجاه المجال الكهربائي؛ وذلك عندما يتم رسم مماس عند نقطته، وعادةً ما تبدأ خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة وتنتهي عند الشحنة السالبة، لذلك لا يمكن لها أنّ تُشكّل منحنيات مغلقة أو حلقات مغلقة؛ إذ لا يمكن أن يبدأ الخط الواحد وينتهي بنفس الشحنة، بالإضافة إلى أنّها لا يمكن أنّ تتقاطع أبدًا، ومن الجدير ذكره أنّه دائمًا ما يشير القرب النسبي بين هذه الخطوط في مكان معين إلى شدة المجال الكهربائي عند تلك النقطة.

وحدة قياس المجال الكهربائي

يُسمى الأمبير في اللغة الإنجليزية بـ Ampere وهو الوحدة المستخدمة لقياس شدة التيار الكهربائي، وهي واحدة من أهم الوحدات الرئيسية السبعة الموجودة في النظام المتري، حيث يُرمز لها باللغة العربية أ، وباللغة اللاتينية بالحرفA ، وباللغة الإنجليزية amp، وسُميت بهذا الاسم تخليداً لذكرى العالم الفيزيائي الفرنسي أندري ماري أمبير الذي أجرى العديد من الأبحاث والدراسات الخاصة بالتيار الكهربائي.

المجال الكهربائي المنتظم

يُعرف المجال الكهربائي المنتظم على أنه حالة خاصة من المجال ويعرف على أنه المجال الذي قيمته ثابتة عند جميع النقاط ويمكن الحصول عليه من خلال صفيحتين متوازيتين مساحتهما كبيرة والمسافة بينهما صغيرة مشحونتين بنفس مقدار الشحنة لكن الأولى موجبة والثانية سالبة. في المجال الكهربائي المنتظم تكون شدة المجال متساوية وفي نفس الاتجاه. أما المجال الكهربائي الغير منتظم فهو مجال غير ثابت الشدة ينشأ عن الشحنات النقطية الساكنة.