حساب شدة المجال الكهربائي ومجال ثنائي القطب الكهربائي - YouTube
إذا زادت شدة المجال الكهربائي على شحنة اختبار ، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل، سنوضح في هذا المقال ما إذا كانت العبارة هذه صحيحة أم لا عن طريق توضيح بعض من أكثر القوانين الفيزيائية أهمية وهي ما يتعلق بالحقول الكهربية، حيث هي من أهم ما يجب معرفته لدراسة الكهرباء. إذا زادت شدة المجال الكهربائي على شحنة اختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل تعود نشأة المفاهيم الخاصة بالحقول الكهربية في أول الأمر من مفهوم قوة الكهرباء التي هي عبارة عن تفاعل بين شحنتين قريبتين، ولهذا فإن كل شحنة كهربية لها مجال محيط بها، وسمى العلماء هذا بالحقل الكهربائي، كما أن الشحنة الأولى هي القوة التي تقوم بالتأثير على أي شحنة أخرى في محيطها. كما أنه من الناحية الرياضية يمكن القول بأن الحقل الكهربائي يرتبط بنقاط تتجه إلى الفضاء، وبذلك تكون القوة التي تطبق على إحدى الشحنات هي ذاتها التي تطبق على الشحنة الموجبة الخاصة بالاختبار في النقطة ذاتها، وتقوم الشحنات الكهربائية بإنشاء المجال المغناطيسي، ويعرف أيضا بالمجال المتغير. قانون المجال الكهربائي يتم كتابة القانون الخاص بمجال الكهرباء بهذه الطريقة E = F / Q، وهذه الرموز تشير إلى مصطلحات فيزيائية معينة، والتفصيل الخاص بها هو كالتالي: يتم التعبير عن الشدة الخاصة بالمجال الكهربائي بالرمز أما قوة الكهرباء التي تطبق على الشحنة فيتم التعبير عنها بالرمز F. أما مقدار الشحنة فيتم كتابته بالرمز Q.
وبناءا على هذا القانون يظهر أن هناك علاقة تناسب بشكل طردي بين القيمة الخاصة بشدة مجال الكهرباء من ناحية، وقيمة القوة التي تطبق على الشحن الخاصة بالاختبار من جهة أخرى، وهذا يعني إذا تم حدوث زيادة في أحد أطراف العلاقة فإن الطرف الآخر يزداد أيضا، وبتطبيق هذه العلاقة نستنتج الآتي. طبقا لهذه العلاقة الطردية نجد أن العبارة المذكورة في بداية المقال والتي نريد معرفة ما إذا كانت صحيحة أم خاطئة وهي عبارة إذا زادت شدة المجال الكهربائي على شحنة اختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل، هي عبارة غير صحيحة. شاهد ايضًا:- ينص مبدأ باسكال أن قوة الدفع المؤثرة في جسم داخل مائع تساوي وزن المائع الذي يزيحه هذا الجسم خطوط الحقل الكهربائي يتم وضع الرسوم التصورية الخاصة بمجالات الكهرباء عن طريق ما يسمى بخطوط الحقول الكهربائية التي وضعها أحد العلماء وهو مايكل فاراداي، وهناك حالة من التطابق بين الاتجاهات الخاصة بخطوط مجالات الكهرباء في إحدى النقاط مع الاتجاه الخاص بها، كما أن هذه الخطوات لها المميزات التالية: تقاطع أي من خطوط المجالات الكهربائية يعني أن هناك اتجاهين لهذا المجال، وهذا لا يمكن حدوثه، فكل مجال كهربي له اتجاه واحد.
اذا زادت شدة المجال الكهربائي على شحنة اختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل ، هل هذه العبارة صحيحة أم خاطئة؟ تعتبر قوانين الحقول الكهربائية من أهم قوانين الفيزياء الكهربائية، وللمجالات الكهربائية عدة أنواع وتطبيقات من المهم معرفتها كأساسيات للدخول في علوم الكهرباء لطلاب المرحلة الثانوية. مفهوم المجال الكهربائي نشأ مفهوم الحقل الكهربائي بداية من مفهوم القوة الكهربائية حيث كانت تعبر القوة الكهربائية عن تفاعل مباشر بين شحنتين تقعان بالقرب من بعضهما البعض، واستعاض العلماء عن ذلك بمفهوم الحقل الكهربائي، بأن يقال إن لكل شحنة مجال كهربائي يمتد إلى المحيط، وتعتبر القوة المؤثرة على أية شحنة موجودة في محيط الشحنة الأولى، هي قوة التفاعل بين المجال الكهربائي والشحنة الثانية. [1] ويمكن تعريف الحقل الكهربائي رياضيًا بأنه حقل متجه مرتبط بنقاط في الفضاء، حيث أن مقدار القوة المطبقة على كل واحدة من الشحنة، هي القوة المطبقة على واحدة شحنة اختبار موجبة عند السكون وفي نفس النقطة، كما يمكن اعتبار المجال الكهربائي خاصية مرتبطة بكل نقطة في الفضاء حيث توجد الشحنة بأي شكل، ويمكن وصف المجال الكهربائي بأنه القوة الكهربائية لكل واحدة شحنة، ويتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة الشحنة الكهربائية أو المجالات المغناطيسية المتغيرة.
ما هي شدة المجال الكهربائي؟ المجال الكهربائي داخل تجويف موصل المجال الكهربائي عند سطح موصل توزيعات المجال الكهربائي ما هي شدة المجال الكهربائي؟ يوصف المجال الكهربائي من حيث القوة المؤثرة على الشحنة، فإذا كان الجهد الكهربائي معروفًا في كل نقطة في منطقة من الفضاء، فيمكن اشتقاق المجال الكهربائي من الجهد، حيث يكون في تدوين حساب التفاضل والتكامل المتجه، يُعطى المجال الكهربائي بالسالب لتدرج الجهد الكهربائي ، E = grad V، إذ يحدد هذا التعبير كيفية حساب المجال الكهربائي عند نقطة معينة. نظرًا لأن المجال متجه، فإن له اتجاه وحجم، حيث الاتجاه هو الذي تقل فيه الامكانات بسرعة أكبر، مبتعدة عن النقطة، كما أن حجم المجال هو التغير في الجهد عبر مسافة صغيرة في الاتجاه المشار إليه مقسومًا على تلك المسافة. المجال الكهربائي داخل تجويف موصل: للتوضيح أكثر بالإمكانات الكهربائية، يتم تقديم حل محدد رقميًا لتكوين ثنائي الأبعاد للأقطاب الكهربائية، حيث يتم الاحتفاظ بقضيب موصل دائري طويل بجهد كهربائي 20 فولت، وبجانب القضيب، يتم الاحتفاظ بقوس طويل على شكل حرف L، مصنوع أيضًا من مادة موصلة، بجهد +20 فولت. يتم وضع كل من القضيب والقوس داخل أنبوب معدني طويل مجوف بمقطع عرضي مربع؛ هذه العلبة عند احتمالية الصفر (أي أنها عند إمكانية "الأرض")، ونظرًا لأن الوضع ثابت، فإنه لا يوجد مجال كهربائي داخل مادة الموصلات ، وإذا كان هناك مثل هذا المجال، فإن الشحنات التي يمكن نقلها بحرية في مادة موصلة ستفعل ذلك حتى يتم الوصول إلى التوازن.
يتم ترتيب الرسوم بحيث تصل مساهماتها الفردية في المجال الكهربائي عند نقاط داخل المادة الموصلة إلى الصفر، وفي حالة التوازن الثابت، توجد الشحنات الزائدة على سطح الموصلات، ونظرًا لعدم وجود مجالات كهربائية داخل المادة الموصلة، تكون جميع أجزاء الموصل في نفس الجهد ومن ثم، فإن الموصل هو متساوي الجهد في حالة ثابتة. يعطي الحل العددي للمشكلة الإمكانات في عدد كبير من النقاط داخل التجويف، إذ يمكن التعرف بسهولة على مواقع القطبين +20 فولت و 20 فولت، وعند تنفيذ الحل العددي لمشكلة الكهرباء الساكنة، يتم تحديد الإمكانات الكهروستاتيكية مباشرةً عن طريق إحدى خصائصها المهمة: في منطقة لا يوجد فيها شحنة (في هذه الحالة، بين الموصلات)، حيث إن قيمة الإمكانية عند نقطة معينة هي متوسط قيم الامكانات في جوار النقطة. هذا ناتج عن حقيقة أن الامكانات الكهروستاتيكية في منطقة خالية من الشحن تخضع لمعادلة لابلاس ، والتي في حساب التفاضل والتكامل في المتجه هي (grad V = 0)، حيث إن هذه المعادلة هي حالة خاصة لمعادلة (Poisson div grad V = ρ)، والتي تنطبق مشاكل الكهرباء الساكنة في المناطق التي تكون فيها كثافة شحنة الحجم ρ. تنص معادلة لابلاس على أن اختلاف انحدار الجهد يساوي صفرًا في مناطق الفضاء بدون شحنة، حيث تظل هذه الامكانات على الموصلات ثابتة، ويتم تحديد القيم التعسفية للجهد في البداية في مكان آخر داخل التجويف، وللحصول على حل، يستبدل الكمبيوتر الامكانات عند كل نقطة إحداثية ليست على موصل بمتوسط قيم الامكانات حول تلك النقطة؛ حيث يقوم بمسح مجموعة النقاط بأكملها عدة مرات حتى تختلف قيم الامكانات بمقدار صغير بما يكفي للإشارة إلى حل مُرضٍ.