المجال الكهربائي

المجال الكهربائي (بالإنجليزية: Electrical field) هو خاصية فيزيائية كهربائية مرتبطة بكل نقطة تمتلك شحنة موجودة بأي شكل من الأشكال، حيث يتم التعبير عن حجم واتجاه المجال الكهربائي من خلال شدة أو قوة المجال الكهربائي التي تعتمد على طبيعة الشحنات.[١]


ومن الجدير بالذكر، أن المجال الكهربائي الناتج من نقطة ما يكون شعاعي باتجاه خارج من النقطة بالنسبة للشحنة الموجبة، وشعاعياً نحو النقطة بالنسبة للشحنات السالبة، وبناءً على ذلك، يمكن وصف المجال الكهربائي بأنه حقل متجه يمكن من خلاله ربط جميع النقاط المشحونة بحيث تتأثر جميعها ببعضها البعض، كما أنه يعبر عن القوة الكهربائية لكل وحدة شحنة تؤثر وتتأثر بالشحنات الأخرى.[١]


قوة المجال الكهربائي

بدلاً من اعتبار القوة الكهربائية تفاعلاً مباشراً لشحنتين كهربائيتين تبعدان عن بعضهما البعض مسافة محددة، يتم اعتبار الشحنة الواحدة مصدر مجال كهربائي يمتد إلى الخارج في الفضاء المحيط بها، وتعتبر القوة التي تمارس على شحنة ثانية في هذا الفضاء بمثابة تفاعل مباشر بين المجال الكهربائي والشحنة الثانية.[٢]


وبناءً على ذلك يمكن تعريف قوة المجال الكهربائي في أي نقطة على أنها القوة الكهربائية التي تؤثر بكل وحدة شحنة كهربائية موجودة عند تلك النقطة، وتجدر الإشارة إلى أن قوة المجال الكهربائي تتأثر ببعض العوامل، مثل طبيعة الشحنات ونوعها وكميتها، بالإضافة إلى تأثرها ببعد الشحنات عن بعضها البعض.[٢]


حساب المجال الكهربائي

تتأثر الشحنات الكهربائية المتقاربة ببعضها البعض، بحيث أن الشحنات المتشابهة تتنافر من بعضها البعض، مثل شحنتين موجبتين أو شحنتين سالبتين، أما الشحنات المتضادة فهي تتجاذب، ألا وهي شحنة موجبة والأخرى سالبة، ومن الجدير بالذكر، أنه يتم وصف القوة بين شحنتين كهربائيتين من خلال المجال الكهربائي، وتحديداً من خلال قانون كولوم.[٣]


ينص قانون كولوم على أن حجم القوة بين شحنتين كهربائتين تتناسب طردياً مع مقدار الشحنات، وتتناسب عكسياً مع المسافة بين الشحنتين، حيث يمكن حساب قوة المجال الكهربائي من خلال هذا القانون، حيث أن:[٣]

  • F = (k|q1q2|) /r2
  • تمثل (F) قوة المجال الكهربائي.
  • تمثل (K) ثابت كولومب والذي يساوي 8.988 * 109 Nm2/C2.
  • تمثل (q1) الشحنة الكهربائية للنقطة الأولى.
  • تمثل (q2) الشحنة الكهربائية للنقطة الثانية.
  • تمثل (r2) المسافة بين كل من النقطتين.


وتجدر الإشارة إلى أن وحدة قياس قوة المجال الكهربائي هي نيوتن، والتي تعبر عن قوة التجاذب أو التنافر بين شحنتين، حيث يمكن من خلال هذه العلاقة الرياضية حساب قوة المجال الكهربائي بين نقطتين تبعدان عن بعضهما البعض مسافة تبلغ 1 سنتمتر (أي 0.01 متر) وتمتلك كل نقطة منهما شحنة تبلغ 1 * 10-6 كولومب كما يلي:[٤]

قوة المجال الكهربائي = ثابت كولومب * (شحنة 1 * شحنة 2) / المسافة 2

  • قوة المجال الكهربائي = 8.988 * 10 9 *( 10-6 * 10-6 ) /  10-2
  • قوة المجال الكهربائي = 89.99 نيوتن.


المراجع

  1. ^ أ ب "electric-field", byjus, Retrieved 26/10/2022. Edited.
  2. ^ أ ب "electric-field", britannica, Retrieved 26/10/2022. Edited.
  3. ^ أ ب "electric-field", thoughtco, Retrieved 26/10/2022. Edited.
  4. ↑ Law Examples Coulomb's law applies whenever electric,motors comes from the interaction of electrical charges. "What Is Coulomb's Law? Examples and Formula", solar-energy, Retrieved 26/10/2022. Edited.