هل المجال الكهربائي كمية متجهة ام قياسية

المجال الكهربائي هو خاصية كهربائية مرتبطة بكل نقطة في الفضاء عندما تكون الشحنة موجودة بأي شكل من الأشكال. يتم التعبير عن حجم واتجاه المجال الكهربائي بالقيمة E ويسمى قوة أو شدة المجال الكهربائي أو ببساطة المجال الكهربائي. معرفة قيمة المجال الكهربائي عند نقطة ما، بدون أي معرفة محددة لما ينتج المجال هو كل ما هو مطلوب لتحديد ما سيحدث للشحنات الكهربائية بالقرب من تلك النقطة المعينة.

شدة المجال الكهربائي

بدلاً من اعتبار القوة الكهربائية بمثابة تفاعل مباشر بين شحنتين كهربائيتين على مسافة من بعضهما البعض، تُعتبر الشحنة الواحدة مصدرًا لمجال كهربائي يمتد إلى الخارج في الفضاء المحيط، والقوة المبذولة على شحنة ثانية في هذا يعتبر الفضاء بمثابة تفاعل مباشر بين المجال الكهربائي والشحنة الثانية.

يمكن تعريف شدة المجال الكهربائي E عند أي نقطة على أنها القوة الكهربائية وتُعرف باسم كولوم، إما القوة F التي تمارس لكل وحدة شحنة كهربائية موجبة q عند تلك النقطة أو ببساطة E = F / q وهي قوة الحقل الكهربائي.

إذا كانت الشحنة الثانية أو الشحنة الاختبارية أكبر بمرتين، تضاعف القوة الناتجة، لكن مجموعها، وهو مقياس المجال الكهربائي E، يظل كما هو في أي نقطة معينة، وتعتمد قوة المجال الكهربائي على الشحنة من المصدر وليس على شحنة الاختبار، بالمعنى الدقيق للكلمة، إدخال شحنة اختبار صغيرة، لها مجال كهربائي في حد ذاته يعدل المجال الحالي قليلاً، ويمكن اعتبار المجال الكهربائي كقوة لكل وحدة شحنة موجبة تم إجراؤه قبل اضطراب المجال بسبب وجود شحنة اختبار.

شدة المجال الكهربائي بشحنة سالبة وشحنة موجبة

اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة السالبة هو عكس اتجاه الشحنة الموجبة، وبما أن المجال الكهربائي له المقدار والاتجاه، يتم اختيار اتجاه القوة على الشحنة الموجبة بشكل تعسفي باعتباره اتجاه المجال الكهربائي .

نظرًا لأن الشحنات الموجبة تتصادم مع بعضها البعض، فإن المجال الكهربائي المحيط بشحنة موجبة معزولة يتم توجيهه نحو الخارج شعاعيًا، وعندما يتم تمثيله بخطوط القوة أو خطوط المجال، يتم تصوير المجالات الكهربائية على أنها تبدأ بشحنة موجبة وتنتهي بالشحنات السالبة، يشير خط الظل إلى خط المجال إلى اتجاه المجال الكهربائي عند تلك النقطة.

عندما تكون خطوط المجال الكهربائي قريبة من بعضها البعض، يكون المجال الكهربائي أقوى منه في الأماكن البعيدة، ويعتمد حجم المجال الكهربائي حول الشحنة الكهربائية التي هي مصدر المجال الكهربائي على كيفية توزيع الشحنة في الفضاء، بالنسبة لشحنة مركزة تقريبًا عند نقطة ما، فإن المجال الكهربائي يتناسب طرديًا مع مقدار الشحنة ويتناسب عكسًا مع مربع المسافة الشعاعية بعيدًا عن مركز شحنة المصدر ويعتمد أيضًا على طبيعة الوسط، نظرًا لأن وجود وسيط فيزيائي يقلل دائمًا من المجال الكهربائي إلى ما دون القيمة في الفراغ.

المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي

في بعض الأحيان، قد ينفصل المجال الكهربائي نفسه عن شحنة المصدر ويشكل حلقات مغلقة، كما هو الحال في حالة الشحنات المتسارعة لأعلى ولأسفل هوائي الإرسال لمحطة تلفزيونية، وينتشر المجال الكهربائي مع المجال المغناطيسي المصاحب عبر الفضاء كمشع. الموجة بنفس سرعة الضوء، وتشير هذه الموجات الكهرومغناطيسية إلى أن المجالات الكهربائية لا تتولد فقط من الشحنات الكهربائية ولكن أيضًا من الحقول المغناطيسية المتغيرة.

كمية متجه المجال الكهربائي

قيمة المجال الكهربائي لها أبعاد القوة لكل وحدة شحنة، وفي أنظمة الكيلوجرام، الوحدات المناسبة هي نيوتن لكل كولوم أي ما يعادل فولت لكل متر، ويتم التعبير عن المجال الكهربائي في نظام السنتيمتر، الجرام، الثانية بوحدات الديناميات لكل وحدة إلكتروستاتيكية تعادل عددًا من المساعدين بالسنتيمتر.

من دراسة المجال الكهربائي نجد أن كل نقطة في الفراغ هي التي تحيط بالشحنة الكهربائية، وإذا وضعت شحنة كهربائية أخرى فيها تظهر تأثيرات القوى الكهربائية عليها، ونتيجة لذلك تظهر القوة. هي كمية متجهة، وبالتالي فإن المجال الكهربائي عبارة عن كمية متجهة لها أيضًا مقدار واتجاه. تحديد اتجاه المجال الكهربائي عند نقطة تولدها الشحنة الموجبة باتجاه مخرجها.