ما هي أنواع المجالات الكهربائية؟
المجال الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Field) يُعرف بأنه القوة التي تُنشأ في الفضاء المحيط بكل شحنة أو مجموعة من الشحنات الكهربائية. تعتبر القوى الكهربائية السبب الرئيسي في تكوين المجال الكهربائي، ويتم التعبير عن ذلك من خلال المعادلة الرياضية التالية والتي تمثل قانون المجال الكهربائي:
م = ق / ش، حيث:
م: يُمثل 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.
تُمثل وحدة المجال الكهربائي في نيوتن/كولوم، والتي تعادل فولت/متر.
بشكل أساسي، يُقسم المجال الكهربائي إلى الأنواع التالية:
المجال الكهربائي المنتظم
المجال الكهربائي المنتظم هو المجال الذي تكون فيه شدة المجال ثابتة عند جميع النقاط. تكون خطوط المجال متوازية، مما يعني أن المسافة بينها متساوية. يُنشأ هذا النوع من المجال عند وجود فرق جهد بين لوحين مشحونين أو موصلين يبعدان عن بعضهما بمسافة ثابتة، ويكونان في وسط عازل متجانس أو نقي. في الوسط بين الألواح، تكون خطوط المجال الكهربائي منتظمة، ولكن عند أطراف الألواح، قد يتغير الأمر لتصبح المجال غير منتظم. تتأثر قوة المجال بحجم فرق الجهد والمسافة الفعلية بين الموصلين؛ فعندما يكون فرق الجهد مرتفعاً، يكون المجال الكهربائي قوياً، بينما إذا كانت المسافة بين الموصلين كبيرة، يكون المجال ضعيفاً.
المجال الكهربائي غير المنتظم
المجال الكهربائي غير المنتظم هو المجال الذي يكون فيه حجم شدة المجال الكهربائي واتجاهه غير متماثلين في جميع النقاط. يُنشأ هذا المجال نتيجة وجود شحنات نقطية ثابتة أو ساكنة.
يمكن الحصول على المجال الكهربائي غير المنتظم باستخدام زوج من الأقطاب الكهربائية غير المتماثلة أو عبر أنبوب أو قناة صغيرة غير متماثلة. تكون خطوط المجال في هذا النوع غير متوازية ولا متساوية في الأبعاد.
خصائص المجال الكهربائي
يمتاز المجال الكهربائي بعدة خصائص، من أبرزها:
- لا يحدث تداخل بين خطوط المجال الكهربائي.
- يتناسب عدد خطوط المجال الكهربائي طرديًا مع حجم الشحنة الكهربائية.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة وتنتهي عند الشحنة السالبة.
- ينتج عن تداخل المجالين الكهربائي والمغناطيسي ما يُعرف بالمجال الكهرومغناطيسي.
- تكون الخطوط عمودية على سطح الشحنة.
- إذا كانت خطوط المجال الكهربائي متقاربة، يُعتبر المجال قوياً، بينما إذا كانت متباعدة، يُعتبر ضعيفاً.
- تستمر خطوط المجال في المناطق الخالية من الشحن.
- تبدأ خطوط المجال الكهربائي أو تنتهي عند اللانهاية إذا كانت الشحنة مفردة.
الخلاصة
من الضروري فهم الفرق بين المجال الكهربائي والمغناطيسي، إذ أن المجال الكهربائي يتشكل نتيجة وجود شحنة كهربائية، سواء كانت متحركة أو ثابتة، ويمثل المنطقة المحيطة بالشحنة التي قد تؤثر على شحنات أخرى، حيث تتحرك خطوط المجال الكهربائي بشكل متوازٍ.
في المقابل، ينتج المجال المغناطيسي عندما تتحرك الشحنة الكهربائية في أي موصل، ويمكن أيضًا أن نجده حول المغناطيس، حيث تتحرك خطوط المجال المغناطيسي بشكل عمودي مع اتجاه حركة المجال.
إذا كنت مهتمًا بمعرفة العلاقة بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي، يمكنك الاطلاع على مقال: التأثير المغناطيسي على التيار الكهربائي.
