أنواع المجال الكهربائي
يُعرّف المجال الكهربائي (Electric Field) بأنه القوة الشاملة الموجودة في الفراغ المحيط بكل شحنة أو مجموعة من الشحنات الكهربائية. تُعد القوى الكهربائية السبب الرئيسي لتشكل المجال الكهربائي، ويمكن التعبير عنه رياضيًا من خلال المعادلة التالية:
م = ق / ش حيث:
م: يُمثل رمز المجال الكهربائي أو شدة المجال الكهربائي.
ق: هي القوة المؤثّرة على الشحنة عند نقطة معينة، ويُقاس بوحدة النيوتن.
ش: تمثل كمية الشحنة، ويُقاس بوحدة الكولوم.
تُعبر وحدة المجال الكهربائي عن نفسها بالنيتن لكل كولوم، والتي تُعادل أيضًا فولت لكل متر.
ينقسم المجال الكهربائي إلى نوعين رئيسيين كما يلي:
المجال الكهربائي المنتظم
المجال الكهربائي المنتظم هو نوع من المجالات التي تكون فيها شدة المجال ثابتة عند جميع النقاط. في هذا المجال، تكون خطوط المجال متوازية، مما يعني أن المسافة بينها متساوية. يُنتج هذا النوع من المجال عند وجود فرق جهد بين لوحين مشحونين أو موصلين يبعدان عن بعضهما مسافة ثابتة، ويتم احتفاظهما في وسط عازل متجانس. تتميز خطوط المجال الكهربائي المنتظم بأنها مستقيمة بين الألواح، لكن عند أطراف الألواح يمكن أن يتغير ذلك ليصبح المجال غير منتظم. تعتمد شدة المجال على مستوى فرق الجهد والمسافة الفعلية بين الموصلين؛ إذ يكون المجال الكهربائي قويًا في حالات فرق الجهد العالي، وضعيفًا عند زيادة المسافة بين الموصلين.
المجال الكهربائي غير المنتظم
المجال الكهربائي غير المنتظم يتميز بأن شدة المجال واتجاهه غير متماثلين في جميع النقاط. يتشكل هذا المجال بسبب الشحنات النقطية الثابتة أو الساكنة. يمكن الحصول على المجال غير المنتظم باستخدام زوج من الأقطاب الكهربائية غير المتماثلة، أو عبر أنبوب أو قناة صغيرة غير متساوية. تكون خطوط المجال في هذا النوع غير متوازية وغالبًا ما تكون متباعدة عن بعضها البعض.
خصائص المجال الكهربائي
يمتاز المجال الكهربائي بعدد من الخصائص الهامة، ومنها:
- لا يحدث تداخل بين خطوط المجال الكهربائي.
- عدد خطوط المجال الكهربائي يتناسب طرديًا مع حجم الشحنة الكهربائية.
- تنطلق خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة وتختتم عند الشحنة السالبة.
- الاجتماع بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي يُنتج ما يُعرف بالمجال الكهرومغناطيسي.
- تكون الخطوط عمودية على أسطح الشحنات.
- عندما تقترب خطوط المجال الكهربائي، يكون المجال قوياً، وعندما تبتعد، يكون ضعيفًا.
- تستمر خطوط المجال في المناطق الخالية من الشحنات.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي أو تنتهي عند اللانهاية في حال كانت هناك شحنة مفردة.
الخلاصة
من الضروري فهم الفرق بين المجال الكهربائي والمغناطيسي. ينتج المجال الكهربائي عن شحنة كهربائية سواء كانت متحركة أو ثابتة، ويمثل المنطقة المحيطة بالشحنة حيث يمكن أن تظهر قوى تؤثر على الشحنات الأخرى، حيث تتحرك خطوط المجال الكهربائي بشكل متوازٍ.
من ناحية أخرى، يتكون المجال المغناطيسي عند تحرك الشحنة الكهربائية في موصل، ويمكن ملاحظته أيضًا حول المغناطيس، حيث تتحرك خطوط المجال المغناطيسي بشكل عمودي على اتجاه حركة المجال.
إذا كنت مهتمًا بالتعرف على العلاقة بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي، قد تجد مقال “التأثير المغناطيسي على التيار الكهربائي” مفيدًا لك.
