- ما هو المجال الكهربائي؟
- تاريخ المجال الكهربائي
- وحدات المجال الكهربائي
- صيغة المجال الكهربائي
- شدة المجال الكهربائي
- مثال على المجال الكهربائي
نفسر ما هو المجال الكهربائي ، وتاريخ اكتشافه ، وكيف يتم قياس شدته ، وما هي صيغته.
ما هو المجال الكهربائي؟
المجال الكهربائي هو مجال فيزيائي أو منطقة الفضاء الذي يتفاعل مع الشحنات الكهربائية أو الأجسام المشحونة بقوة كهربائية. تمثيله عن طريق أنموذج يصف الطريقة التي تتفاعل بها الهيئات والأنظمة المختلفة ذات الطبيعة الكهربائية.
من الناحية المادية ، هو حقل متجه حيث أ الشحنة الكهربائية A المعطى (q) يعاني من تأثيرات القوة الكهربائية (F).
يمكن أن تكون هذه المجالات الكهربائية نتيجة لوجود الشحنات الكهربائية ، أو نتيجة المجالات المغناطيسية المتغيرات ، كما أوضحت تجارب العلماء البريطانيين ميشيل فاراداي وجيمس سي ماكسويل.
لهذا السبب ، تعتبر المجالات الكهربائية ، في المنظورات الفيزيائية المعاصرة ، جنبًا إلى جنب مع المجالات المغناطيسية لتشكيل المجالات الكهرومغناطيسية.
وبالتالي ، فإن المجال الكهربائي هو تلك المنطقة من الفضاء التي تم تعديلها من خلال وجود شحنة كهربائية. إذا كانت هذه الشحنة موجبة ، فإنها تولد خطوط مجال كهربائي "ترتفع" في الشحنة وتمتد للخارج في اتجاه شعاعي. من ناحية أخرى ، إذا كانت الشحنة سالبة ، فإن خطوط الحقل "تموت" على الشحنة. إذا اقتربت الشحنة من منطقة الفضاء حيث يوجد مجال كهربائي ، فستختبر قوة كهربائية مع a تبوك والمعنى.
تاريخ المجال الكهربائي
تم اقتراح مفهوم المجال الكهربائي لأول مرة من قبل ميشيل فاراداي ، ناشئًا عن الحاجة إلى شرح عمل القوى الكهربائية عن بعد. كانت هذه الظاهرة أساسية في عرضه للحث الكهرومغناطيسي في عام 1831 ، وبالتالي التحقق من الروابط بين المغناطيسية صكهرباء.
كانت المساهمة اللاحقة في المجال الكهربائي هي مساهمة جيمس ماكسويل ، الذي وصفت معادلاته جوانب متعددة من الديناميكيات الكهربائية لهذه الحقول ، لا سيما في مجالها. نظرية المجال الكهرومغناطيسي الديناميكي.
وحدات المجال الكهربائي
لا يمكن قياس المجالات الكهربائية بشكل مباشر بأي نوع من الأجهزة. لكن من الممكن ملاحظة تأثيره على الحمل الموجود في المنطقة المجاورة ، أي أنه من الممكن قياس فرض يعمل على الحمل (الشدة). يتم استخدام Newton / coulomb (N / C) لهذا الغرض.
صيغة المجال الكهربائي
المعادلة التي تتعلق بالمجال الكهربائي E بالقوة التي يبذلها على الشحنة q تعطى بالمعادلة التالية:
F = qE
حيث F هي القوة الكهربائية التي تعمل على الشحنة الكهربائية q التي يتم إدخالها في المجال بقوة E. لاحظ أن كلا من F و E عبارة عن كميات متجهة ، تتمتع بالإحساس والاتجاه.
من هناك ، من الممكن التقدم رياضيًا من خلال دمج قانون كولوم ، والحصول على أن E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi ، حيث i هي متجهات الوحدة التي تحدد اتجاه الخط الذي يوحد كل منهما تهمة qi مع كل تهمة q.
شدة المجال الكهربائي
شدة المجال الكهربائي هي كمية متجهة تمثل القوة الكهربائية F المؤثرة على شحنة معينة بكمية دقيقة من نيوتن / كولوم (N / C).غالبًا ما يُطلق على هذا الحجم اسم "المجال الكهربائي" ، لأنه لا يمكن قياس المجال نفسه ، ولكن تأثيره على شحنة معينة.
لحسابها ، يتم استخدام الصيغة F = q.E ، مع الأخذ في الاعتبار أنه إذا كانت الشحنة موجبة (q> 0) ، فإن القوة الكهربائية سيكون لها نفس إشارة المجال وسوف تتحرك q في نفس الاتجاه ؛ بينما إذا كانت الشحنة سالبة (q <0) ، فسيحدث كل شيء في الاتجاه المعاكس.
مثال على المجال الكهربائي
مثال بسيط لحساب شدة المجال الكهربائي هو:
إذا أدخلنا شحنة كهربائية مقدارها 5 × 10-6 C في مجال كهربائي تعمل بقوة مقدارها 0.04 N ، فما شدة تأثير هذا المجال؟
بتطبيق الصيغة E = F / q ، لدينا أن E = 0.04 N / 5 × 10-6 C = 8000 N / C.