أنواع المجال الكهربائي
المجال الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Field) يُعرَّف بأنه القوة الموجودة في الفضاء المحيط بكل شحنة أو مجموعة من الشحنات الكهربائية. القوة الكهربائية تعتبر العامل الرئيسي الذي يُنتج هذا المجال. تُعبر المعادلة التالية عن قانون المجال الكهربائي:
م = ق / ش، حيث:
م: تمثل رمز المجال الكهربائي أو شدة المجال الكهربائي.
ق: القوة التي تتعرض لها الشحنة عند نقطة معينة، وتقاس بوحدة نيوتن.
ش: قيمة الشحنة، وتقاس بوحدة الكولوم.
نيوتن/كولوم هي الوحدة المخصصة للمجال الكهربائي، والتي تساوي أيضًا فولت/متر.
يمكن تقسيم المجال الكهربائي إلى الأنواع التالية:
المجال الكهربائي المنتظم
يُعرف المجال الكهربائي المنتظم بأنه المجال الذي تكون فيه شدة المجال ثابتة في كافة النقاط، وتكون خطوط المجال متوازية أي متساوية البعد عن بعضها البعض. ينشأ هذا المجال عند وجود فرق جهد بين لوحين مشحونين أو موصلين يبعدان عن بعضهما بمسافة ثابتة ويكونان محاطين بوسط عازل متجانس أو نقي. في وسط الألواح، تكون خطوط المجال الكهربائي منتظمة، بينما عند الأطراف قد يختلف الوضع ليصبح المجال غير منتظم. تعتمد قوة المجال الكهربائي على كل من فرق الجهد والمسافة بين الموصلين، فإذا كان فرق الجهد مرتفعًا، كان المجال الكهربائي قويًا، وإذا كانت المسافة كبيرة بين الموصلين، يصبح المجال ضعيفًا.
المجال الكهربائي غير المنتظم
المجال الكهربائي غير المنتظم يُعرَّف بأنه المجال الذي يكون فيه حجم شدة المجال الكهربائي واتجاهه غير مماثلين في جميع النقاط. ينشأ هذا المجال من الشحنات النقطية الثابتة أو الساكنة. يمكن الحصول على المجال الكهربائي غير المنتظم من خلال زوج من الأقطاب الكهربائية غير المتماثلة أو من خلال أنبوب أو قناة صغيرة غير متماثلة، حيث تكون خطوط المجال غير متوازية أو غير متساوية البعد.
خصائص المجال الكهربائي
يمتاز المجال الكهربائي بعدة خصائص، منها:
- لا يحدث تقاطع بين خطوط المجال الكهربائي أبدًا.
- يتناسب عدد خطوط المجال الكهربائي طرديًا مع حجم الشحنة الكهربائية.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة، وتنتهي عند الشحنة السالبة.
- يؤدي اجتماع المجالين الكهربائي والمغناطيسي إلى تكوين ما يُعرف بالمجال الكهرومغناطيسي.
- تكون الخطوط عمودية على سطح الشحنة.
- إذا كانت خطوط المجال الكهربائي متقاربة، فإن الحقل يكون قويًا، بينما إن كانت متباعدة، فإن الحقل يكون ضعيفًا.
- تبقى خطوط المجال مستمرة في المناطق الخالية من الشحنات.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي أو تنتهي عند اللانهاية، إذا كانت الشحنة مفردة.
الخلاصة
من المهم التمييز بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي. يتشكل المجال الكهربائي من شحنة كهربائية سواء كانت متحركة أو ثابتة، ويمثل المنطقة المحيطة بالشحنة التي تخلق قوة تؤثر على شحنات أخرى، حيث تتحرك خطوط المجال الكهربائي بشكل متوازي.
أما المجال المغناطيسي فينتج عند حركة الشحنة الكهربائية داخل أي موصل، ويُمكن أيضًا رؤيته حول المغناطيس، حيث تتحرك خطوط المجال المغناطيسي بشكل عمودي بالنسبة لاتجاه حركة المجال.
إذا كنت مهتمًا بفهم العلاقة بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي، يمكنك الاطلاع على مقال: التأثير المغناطيسي على التيار الكهربائي.