قانون شدة المجال الكهربائيّ
تُعرّف شدّة المجال الكهربائيّ (Electric Field Intensity) بأنّها القوة الكهربائيّة الناتجة من شحنة كهربائيّة، وهي كميّة متجهة لها مقدار واتجاه، كما أنّ وحدة قياس شدّة المجال الكهربائيّ تيوتن / كولوم.
ويُمكن حساب شدّة المجال الكهربائيّ باستخدام القوانين الآتية:
قانون شدّة المجال الكهربائيّ بالنسبة لشحنة الاختبار
تُعرف شدّة المجال الكهربائيّ بأنّها القوة الكهربائيّة لكلّ شحنة اختبار، ويُمكن تمثيل هذه العلاقة بالقانون الآتي:
شدة المجال الكهربائيّ = القوة الكهربائيّة / شحنة الاختبار
وبالرموز:
م = ق / ش 0
وبالإنجليزيّة:
E = F × q
حيثُ إنّ:
- م (E): شدة المجال الكهربائيّ، ويُقاس بوحدة نيوتن/ كولوم.
- ق (F): القوة الكهربائيّة الناتجة عن المجال الكهربائيّ، وتُقاس بوحدة نيوتن.
- ش 0 (q): شحنة الاختبار الكهربائيّة، وتُقاس بوحدة كولوم.
قانون شدّة المجال الكهربائيّ بالنسبة لشحنة المصدر
تعتمد شدّة المجال الكهربائيّ على شحنة المصدر ومربع المسافة بين النقطة المراد حساب شدّة المجال عندها وشحنة المصدر، وتُمثل هذه العلاقة من خلال القانون الآتي:
شدّة المجال الكهربائيّ = ثابت كولوم × شحنة المصدر / (المسافة) ²
وبالرموز:
م = ك × ش / ف²
وبالإنجليزيّة:
²(d) / (E = (k × Q
حيثُ إنّ:
- م (E): شدّة المجال الكهربائيّ، ويُقاس بوحدة نيوتن/ كولوم.
- ش (Q): شحنة المصدر الكهربائيّة، وتُقاس بوحدة كولوم.
- ف (d): المسافة بين شحنة الاختبار وشحنة المصدر، وتُقاس بوحدة م.
- ك (k): ثابت التناسب، ويُعرف بثابت قانون كولوم ، وقيمته ثابتة تُساوي 9×10^9 نيوتن.م²/ كولوم².
أمثلة على قانون شدّة المجال الكهربائيّ
ندرج فيما يأتي أمثلة على حساب شدّة المجال الكهربائيّ:
شدّة مجال كهربائيّ معلوم مقدار شحنة الاختبار والقوة الكهربائيّة
مثال: وضعت شحنة كهربائيّة مقدارها 5 × 10^6- كولوم في مجال كهربائيّة يؤثر عليها بقوة كهربائية تبلغ 1.2 نيوتن، احسب شدّة المجال الكهربائيّ المؤثر على هذه الشحنة .
الحل:
- عوّض في قانون شدّة المجال الكهربائيّ على النحو الآتي:
- شدّة المجال الكهربائيّ = القوة الكهربائية / شحنة الاختبار
- شدة المجال الكهربائيّ = 1.2 / 5×10^6-
- شدة المجال الكهربائيّ = 24×10^4 نيوتن/كولوم، وبما أنّ الشحنة الموجبة فإنّ اتجاه شدّة المجال الكهربائيّ في نفس اتجاه القوة الكهربائيّة.
شدّة مجال كهربائيّ معلوم مقدار شحنة المصدر والمسافة
مثال: احسب شدّة المجال الكهربائيّ عند نقطة تبعد مسافة 0.1 م عن يمين شحنة كهربائيّة مقدارها 3 × 10^6- كولوم.
الحل:
- عوّض في قانون شدّة المجال الكهربائيّ على النحو الآتي:
- شدّة المجال الكهربائيّ = ثابت كولوم × شحنة المصدر / (المسافة) ²
- شدّة المجال الكهربائيّ = 9×10^9 × 3 × 10^6- / (0.1) ²
- شدّة المجال الكهربائيّ = 27×10^5 نيوتن/كولوم، باتجاه المحور السينيّ الموجب مبتعدةً عن الشحنة الموجبة.
