لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط

لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط ؟ سؤال يتضمن العديد من المفاهيم والمصطلحات العلمية، كما يجمع بين العديد من التخصصات كالفيزياء وعلم الكهرباء والمغناطيس، وهو في الحقيقة سؤال متعدد الخيارات يطرح في مناهج الفيزياء لطلاب طور التعليم الابتدائي، وفي هذا المقال سيتم تقديم الجواب النموذجي لهذا السؤال، من خلال تفكيكه إلى أجزاء بدءًا بنعريف هذا المجال ومن ثم الحديث عن خصائصه الفيزيائية.

ماهو الحقل الكهربائي

قبل الحديث عن قياس المجال الكهربائي، من الضروري البدء بنبذة مختصرة عن هذا المجال، حيث يسمى أيضًا الحقل الكهربائي، أو باللغة الإنجليزية “Electric field”، وهو في علم الفيزياء، وحسب العالم الشهير فاراداي عبارة عن فضاء وهمي لا يرى بالعين المجردة، يحيط بكل شحنة كهربائية، ويؤثر على الأجسام المشحونة، وهو بصيغة أخرى التأثير الكهربائي أو المغناطيسي للأجسام المشحونة.[1]

شاهد أيضًا: يحدث التفريغ الكهربائي نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية عبر

لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط

يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط حتى لا تشتت الشحنة المجال، ولأن الإلكترون يتميز بشحنة صغيرة جدًا، ويستخدم دائمًا لوصفه شحنة اختبار، كما أن إحدى الطرق العلمية لوصف وتعريف الحقل الكهربائي هي تحديد كثافة الشحنات المتشكلة في الجسم المشحون، ومن الجدير بالذكر أن الحقل الكهربائي، يحسب باستخدام العلاقة الحسابية الآتية:[1]

• شدة الحقل الكهربائي بوحدة نيوتن/كولوم = القوة الكهربائية بوحدة نيوتن / شحنة الاختبار بوحدة كولوم.

خطوط المجال الكهربائي

في علم الفيزياء يتم تمثيل حركة الشحنات الكهربائية، في الفراغ المحيط بالجسم المشحون بخطوط وهمية، تُسمى خطوط المجال الكهربائي، والتي تتميز بخصائص فيزيائية، نذكر من أبرزها ما يأتي:[2]

• تنطلق خطوط المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة وتنتهي عند الشحنة السالبة.
• تتضمن الخطوط شحنة واحدة، فإن هذه الخطوط تنتهي عند ما لانهاية.
• كلما كانت الخطوط أقرب من الشحنات، كل ما كان المجال الكهربائي أكبر.
• تتناسب كثافة خطوط المجال بشكل طردي مع قيمة الشحنة الكهربائية.
• لا تتقاطع خطوط المجال الكهربائي، كما أنها لا تشكل حلقات مغلقة.
• تتناسب كثافة الخطوط طرديًا مع قيمة شدة المجال.

لماذا يقاس المجال الكهربائي بشحنة اختبار صغيرة فقط ؟ سؤال يتطلب الرجوع إلى المفاهيم الأساسية في علم الكهرباء، وهو بالنسبة لطلاب التعليم الابتدائي عبارة عن تمهيد لدروس أعمق وأكثر تعقيدًا تتضمن العديد من العلاقات الحسابية والقوانين الفيزيائية، المطروحة في كتب المادة في الطورين الإعدادي والثانوي.