إذا زادت شدة المجال الكهربائي المؤثر على شحنة الاختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل و هل هذا البيان صحيح أم خطأ؟ تعتبر قوانين المجالات الكهربائية من أهم قوانين الفيزياء الكهربائية، وللمجالات الكهربائية عدة أنواع وتطبيقات من المهم معرفتها كأساسيات للدخول فيها العلوم الكهربائية لطلاب المدارس الثانوية.
مفهوم المجال الكهربائي
نشأ مفهوم المجال الكهربائي من مفهوم القوة الكهربائية، حيث كانت القوة الكهربائية تعبر عن تفاعل مباشر بين شحنتين تقعان بالقرب من بعضهما البعض. الموجودة بالقرب من الشحنة الأولى هي قوة التفاعل بين المجال الكهربائي والشحنة الثانية.
ويمكن تعريف المجال الكهربائي رياضياً بأنه حقل متجه مرتبط بنقاط في الفضاء، حيث مقدار القوة المطبقة على كل واحدة من الشحنات، هي القوة المطبقة على شحنة اختبار موجبة واحدة في حالة السكون وعند نفس النقطة، و كما يمكن اعتبار المجال الكهربائي خاصية مرتبطة بكل نقطة في الفضاء حيث توجد الشحنة بأي شكل من الأشكال، ويمكن وصف المجال الكهربائي بأنه القوة الكهربائية لكل شحنة، والمجال المغناطيسي يتولد من الشحنة الكهربائية أو المجالات المغناطيسية المتغيرة.
يتم إعطاء اتجاه المجال الكهربائي في اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الموجبة، كما يتم إعطاء الاتجاه الشعاعي للمجال الكهربائي في الاتجاه الخارج من الشحنة الموجبة، والداخل إلى الشحنة السالبة.
إذا زادت شدة المجال الكهربائي المؤثر على شحنة الاختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل
وتعطى صيغة قانون المجال الكهربائي بالشكل: E = F/Q ويمكن تفسير الرموز على النحو التالي:
- E هي شدة المجال الكهربائي.
- F هي القوة الكهربائية المطبقة على الشحنة.
- س هو مقدار الرسوم.
وبالاعتماد على القانون السابق نلاحظ أن هناك علاقة طردية بين قيمة شدة المجال الكهربائي وقيمة القوة المطبقة على شحنة الاختبار، وبالتالي فإن زيادة شدة المجال الكهربائي تعني زيادة في القوة الكهربائية. القوة المؤثرة على شحنة الاختبار، وبالتالي العبارة إذا زادت شدة المجال الكهربائي على شحنة الاختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل:
- الجواب خاطئ.
ما هي خطوط المجال الكهربائي؟
تهدف خطوط المجال الكهربائي إلى رسم رسم تصوري للمجال الكهربائي واتجاهاته، وقد قام بتطويره العالم مايكل فاراداي، واتجاهات خطوط المجال الكهربائي عند نقطة ما تتوافق مع اتجاه المجال الكهربائي، و وتقابل الكثافة النسبية لخطوط المجال الكهربائي مقدار شدة المجال الكهربائي عند تلك النقطة، وتتميز خطوط المجال الكهربائي بما يلي:[3]
- لا يمكن لخطوط المجال الكهربائي أن تتقاطع مع بعضها البعض أبدًا لأن تقاطع خطوط المجال الكهربائي يعني وجود اتجاهين للمجال الكهربائي عند نقطة وهو أمر مستحيل.
- تكون خطوط المجال الكهربائي متعامدة مع سطح الشحنة وخط المجال الكهربائي مماس للمجال الكهربائي عند هذه النقطة.
- يتناسب حجم الشحنة الكهربائية طرديا مع عدد خطوط المجال الكهربائي، وكلما اقتربت خطوط المجال الكهربائي من بعضها البعض، كلما كان المجال الكهربائي أقوى.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي عند الشحنة الموجبة وتنتهي عند الشحنة السالبة.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي اللانهائية بشحنة واحدة وتنتهي عند اللانهاية.
وأخيرا تم تحديد صحة البيان إذا زادت شدة المجال الكهربائي المؤثر على شحنة الاختبار، فإن القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار تقل. وتبين أنها عبارة خاطئة، حيث أن قوة المجال الكهربائي تتناسب طرديا مع حجم القوة الكهربائية. وتم تحديد مفهوم القوة الكهربائية ومفهوم المجال الكهربائي وتوضيح العلاقة التي تربطهما، بالإضافة إلى تعريف مفهوم خطوط المجال الكهربائي وخصائصها.