أنواع المجال الكهربائي
المجال الكهربائي (Electric Field) يُعتبر القوة المتواجدة في المساحة المحيطة بكل شحنة كهربائية أو مجموعة من الشحنات. تُعزى القوى الكهربائية إلى نشوء هذا المجال؛ وقد تمثل المعادلة الرياضية التالية قانون تحديد المجال الكهربائي:
م = ق / ش، حيث:
م: يرمز إلى المجال الكهربائي أو شدته.
ق: القوة المؤثرة على الشحنة في نقطة معينة، ويتم قياسها بوحدة النيوتن.
ش: قيمة الشحنة، وتقاس بوحدة الكولوم.
تُستخدم وحدة النيوتن/كولوم لقياس المجال الكهربائي، والتي تعادل أيضًا فولت/متر.
يمكن تصنيف المجالات الكهربائية إلى نوعين رئيسيين:
المجال الكهربائي المنتظم
المجال الكهربائي المنتظم هو المجال الذي يحتفظ فيه بشدة ثابتة عند جميع النقاط، ويتميز بخطوط المجال التي تكون متوازية، أي تتساوى المسافات بينها. ينشأ هذا المجال عند وجود فرق جهد بين لوحين موصلين مَشحونين، ويبعدان عن بعضهما مسافة ثابتة ويكونان موجودين في وسط عازل متجانس. في وسط الألواح، يكون المجال منتظمًا، لكن عند الحواف قد يتحول إلى حالة غير منتظمة. تعتمد قوة المجال على كل من فرق الجهد والمسافة بين الموصلين؛ إذ يزداد المجال الكهربائي قوة كلما زاد فرق الجهد، بينما يقلل زيادة المسافة التباعد بين الموصلين من قوة المجال.
المجال الكهربائي غير المنتظم
يُعرف المجال الكهربائي غير المنتظم بأنه المجال الذي يختل فيه حجم وشدة الكهرباء واتجاهها في كافة النقاط. وينشأ هذا النوع من المجال نتيجة الشحنات النقطية الثابتة أو الساكنة.
يمكن أن يتكون المجال الكهربائي غير المنتظم من خلال زاوج الأقطاب الكهربائية الغير متماثلة أو عبر قناة صغيرة غير متجانسة، حيث تكون خطوط المجال غير متوازية وغير متساوية في المسافات.
خصائص المجال الكهربائي
يمتاز المجال الكهربائي بالعديد من الخصائص الهامة، من أبرزها:
- لا يحدث تداخل بين خطوط المجال الكهربائي.
- يكون عدد خطوط المجال الكهربائي طرديًا مرتبطًا بحجم الشحنة الكهربائية.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي من الشحنات الموجبة وتنتهي عند الشحنات السالبة.
- تتشكل خطوط المجال الكهرومغناطيسي نتيجة تفاعل المجالين الكهربائي والمغناطيسي.
- تكون الخطوط عمودية على سطح الشحنة.
- عندما تكتظ خطوط المجال الكهربائي، يصبح المجال قوياً، بينما تكون ضعيفة عندما تتباعد الخطوط.
- تظل خطوط المجال مستمرة في المناطق الخالية من الشحنات.
- تبدأ أو تنتهي خطوط المجال الكهربائي عند اللانهاية إذا كانت الشحنة مفردة.
الخلاصة
تظهر أهمية التفرقة بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي، حيث يتكون المجال الكهربائي من شحنة كهربائية، سواء كانت متحركة أو ثابتة، ويمثل المنطقة المحيطة بالشحنة التي قد تؤثر على شحنات أخرى، كما تتحرك خطوط المجال الكهربائي بشكل متوازي.
بينما المجال المغناطيسي يظهر عند حركة الشحنة الكهربائية داخل الموصل، ويمكن أيضًا ملاحظته حول المغناطيس، حيث تتحرك خطوط المجال المغناطيسي بشكل عمودي على اتجاه الحركة.
إذا كنت مهتمًا بمعرفة العلاقة بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي، يمكنك الاستفادة من مقال: تأثير المغناطيسية على التيار الكهربائي.
