أنواع المجال الكهربائي

أنواع المجال الكهربائي

ما هي أنواع المجال الكهربائي؟

يُعرف المجال الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Field) بأنّه القوة التي تتشكل في الفراغ المُحيط بِكل شُحنة أو مجموعة من الشُحنات الكهربائية، وتُعتبر القوى الكهربائية هي المُسبب الرئيسي للمجال الكهربائي، وتُمثل المعادلة الرياضية الآتية قانون المجال الكهربائي:[١]

م=ق/ش، حيث:

م: تُمثل رمز المجال الكهربائي أو شدّة المجال الكهربائي.

ق: القوة التي تتعرض لها الشحنة عند نقطة معينة، وتُقاس بوحدة نيوتن.

ش: قيمة الشحنة، وتُقاس بوحدة الكولوم.

وتُمثل نيوتن/كولوم وحدة المجال الكهربائي، والتي تُقدر بفولت/متر.[٢]


يُقسم المجال الكهربائي بشكل أساسي إلى الأنواع الآتية:

المجال الكهربائي المنتظم

يُعرف المجال الكهربائي المنتظم بأنهُ المجال الذي تكون فيه شدّة المجال ثابتة عند جميعِ النقاط، وتكون خطوط المجال متوازية أي المسافة بينها مُتساوية، وينشأ المجال المنتظم عند وجود فرق جهد بين لوحين مَشحونين أو موصِلين يبعدان عن بعضهما مسافةً ثابتة ومحفوظيْن في وسط عازل متجانس أو نقي تمامًا، وتكون خطوط المجال الكهربائي المنتظم وسط الألواح، ولكنْ عند أطراف الألواح قد يَختلف الأمر ليكون المجال غير منتظمًا، وتعتمد قوة المجال على كُل من عامل فرق الجهد والمسافة الفعليّة بين الموصلين، فإذا كان فرق الجهد عالي، كان المجال الكهربائي قويًا، وإذا كانت المسافة كبيرة بين الموصلين، كان المجال ضعيفًا.[٣]


المجال الكهربائي غير المنتظم

يُعرف المجال الكهربائي غير المنتظم بأنه المجال الذي يكون فيه حجم شدّة المجال الكهربائي واتجاهها غير مُتماثليْن في جميع النقاط،[٤] وينشأ المجال غير المنتظم عن الشحنات النقطية الثابتة أو الساكنة،[٥]

يُمكن الحصول على المجال الكهربائي غير المنتظم عن طريق زوج من الأقطاب الكهربائية غير المتماثلة أو أنبوب أو قناة صغيرة غير مُتماثلة،[٦] وتكون خطوط المجال غير المنتظم غير متوازية أو متساوية في البعد.[٧]


خصائص المجال الكهربائي

يمتاز المجال الكهربائي بعدد من الخصائص، أهمها:[٢]

  • لا يحدث تقاطع نهائيًا بين خطوط المجال الكهربائي.
  • يتناسب عدد خطوط المجال الكهربائي طرديًا مع حجم الشحنة الكهربائية.
  • تبدأ خطوط المجال الكهربائي تبدأ من الشحنة الموجبة، وتنتهي عند الشحنة السالبة.
  • يَنتج عن اجتماع المجالين الكهربائي والمغناطيسي، تَشكّل ما يُعرف بالمجال الكهرومغناطيسي.
  • تكون الخطوط عمودية على سطح الشحنة.
  • إذا كانت خطوط المجال الكهربائي متقاربة، فإنّ الحقل يُعد قويًّا، وإذا كانت خطوط المجال الكهربائي متباعدة، فان الحقل يُعد ضعيفًا.
  • تبقى خطوط المجال مستمرة في المناطق الخالية من الشحن.
  • تبدأ خطوط المجال الكهربائي أو تنتهي عند اللانهاية، إذا كانت الشُحنة مفردة.

الخلاصة

من المهم معرفة الفرق بين المجال الكهربائي والمغناطيسي، إذ يَنتج المجال الكهربائي عن شحنة كهربائية سواء كانت متحركة أو ثابتة، وهو يُمثل المنطقة المحيطة بالشحنة والتي قد تظهر بها قوى تُؤثر على باقي الشحنات، وتتحرك خطوط المجال الكهربائي بشكلٍ متوازٍ.

أمّا المجال المغناطيسي فينتج عند تحرك الشحنة الكهربائية في أي موصل، ويمكن أنْ تجده أيضًا حول المغناطيس، وتتحرك خطوط المجال المغناطيسي بشكل عمودي مع اتجاه حركة المجال.


إن كنت مهتمًّا بمعرفة العلاقة بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي فقد يفيدك مقال: التأثير المغناطيسي على التيار الكهربائي.


المراجع

  1. "Electric Fields: Definition & Examples", study, Retrieved 17/8/2021.
  2. ^ أ ب "Electric Field", circuitglobe, Retrieved 17/8/2021.
  3. "What Is Uniform Electric Field", byjus, Retrieved 17/8/2021.
  4. "non-uniform-electric-field", thefactfactor, Retrieved 17/8/2021.
  5. "Lesson - Potential Energy And Potential In A Non-Uniform Electric Field", ucalgary, Retrieved 17/8/2021.
  6. "The development of malaria diagnostic techniques: a review of the approaches with focus on dielectrophoretic and magnetophoretic methods.", openi, Retrieved 17/8/2021.
  7. , Microscopic mechanism on coalescence of the nanodroplets in present, Page 6, Retrieved 17/8/2021.
30 مشاهدة
للأعلى للأسفل