توترالمجال الكهربائي هو كمية متجهة، مما يعني أن له مقدارًا واتجاهًا عدديًا. حجم شدة المجال الكهربائي له بعده الخاص الذي يعتمد على طريقة حسابه.

توصف القوة الكهربائية لتفاعل الشحنات بأنها فعل عدم تلامسي، وبعبارة أخرى، يحدث فعل بعيد المدى، أي يحدث عمل عن بعد. من أجل وصف مثل هذا الإجراء بعيد المدى، من المناسب تقديم مفهوم المجال الكهربائي ومساعدته في شرح الإجراء عن بعد.

لنأخذ شحنة كهربائية، والتي سنشير إليها بالرمز س. تخلق هذه الشحنة الكهربائية مجالًا كهربائيًا، أي أنها مصدر القوة. بما أنه يوجد في الكون دائمًا شحنة موجبة واحدة على الأقل وشحنة سالبة واحدة على الأقل، والتي تؤثر على بعضها البعض على أي مسافة، حتى بشكل لا نهائي، فإن أي شحنة تكون مصدر القوةمما يعني أنه من المناسب وصف المجال الكهربائي الذي ينشئونه. في حالتنا، التهمة سيكون مصدرالمجال الكهربائي وسنعتبره على وجه التحديد مصدرًا للمجال.

قوة المجال الكهربائي مصدريمكن قياس الشحنة باستخدام أي شحنة أخرى موجودة في مكان ما في المنطقة المجاورة لها. تسمى الشحنة المستخدمة لقياس شدة المجال الكهربائي تهمة الاختبارحيث يتم استخدامه لاختبار شدة المجال. تحتوي شحنة الاختبار على قدر معين من الشحن ويشار إليها بالرمز س.

عندما توضع محاكمةالشحن في مجال كهربائي مصدر القوة(تكلفة س), محاكمةستواجه الشحنة تأثير قوة كهربائية - إما الجذب أو التنافر. يمكن الإشارة إلى القوة كما هو مقبول عادة في الفيزياء بالرمز ف. ومن ثم يمكن تعريف حجم المجال الكهربائي ببساطة على أنه نسبة القوة إلى الحجم محاكمةتكلفة.

إذا تمت الإشارة إلى شدة المجال الكهربائي بالرمز ه، فيمكن إعادة كتابة المعادلة بشكل رمزي كـ

تنشأ الوحدات المترية القياسية لقياس شدة المجال الكهربائي من تعريفها. وبالتالي، يتم تعريف شدة المجال الكهربائي على أنها قوة تساوي 1 نيوتن(ح) مقسومة على 1 قلادة(الكلور). يتم قياس شدة المجال الكهربائي بـ نيوتن / كولومبأو غير ذلك N/Kl. في نظام SI يتم قياسه أيضًا الفولتميتر. لفهم جوهر مثل هذا الموضوع، ما مدى أهمية البعد في النظام المتري غير مقيدلأن هذا البعد يعكس أصل خاصية مثل شدة المجال. إن ترميز Volt/Meter يجعل مفهوم جهد المجال (Volt) أساسيًا، وهو أمر مفيد في بعض المجالات، ولكن ليس في جميع المجالات.

يتضمن المثال أعلاه شحنتين س (مصدر) و س محاكمة. تعتبر كلتا التهمتين مصدرًا للقوة، ولكن أي منهما ينبغي استخدامه في الصيغة أعلاه؟ هناك شحنة واحدة فقط في الصيغة وهي محاكمةتكلفة س(ليس مصدر).

لا يعتمد على الكمية محاكمةتكلفة س. قد يبدو هذا مربكًا للوهلة الأولى، إذا فكرت فيه حقًا. المشكلة هي أنه ليس لدى الجميع عادة التفكير المفيدة ويظلون في ما يسمى بالجهل السعيد. إذا كنت لا تفكر، فلن تواجه هذا النوع من الارتباك. فكيف لا تعتمد على قوة المجال الكهربائي س، لو سموجود في المعادلة؟ سؤال عظيم! ولكن إذا فكرت في الأمر قليلاً، يمكنك الإجابة على هذا السؤال. زيادة في الكمية محاكمةتكلفة س- لنفترض مرتين - سيزيد مقام المعادلة أيضًا مرتين. ولكن وفقًا لقانون كولوم، فإن زيادة الشحنة ستؤدي أيضًا إلى زيادة القوة المولدة بشكل متناسب ف. سوف تزيد الشحنة مرتين ثم القوة فسوف تزيد بنفس المقدار بما أن المقام في المعادلة يزيد بمعامل اثنين (أو ثلاثة أو أربعة)، فإن البسط سيزيد بنفس المقدار. يلغي هذان التغييران بعضهما البعض، لذلك يمكننا أن نقول بأمان أن شدة المجال الكهربائي لا تعتمد على الكمية محاكمةتكلفة.

وهكذا، بغض النظر عن عددهم محاكمةتكلفة سالمستخدمة في المعادلة قوة المجال الكهربائي هفي أي نقطة معينة حول التهمة س (مصدر) سيكون هو نفسه عند قياسه أو حسابه.

تعلم المزيد عن صيغة شدة المجال الكهربائي

تطرقنا أعلاه إلى تعريف شدة المجال الكهربائي في كيفية قياسها. سنحاول الآن استكشاف معادلة أكثر تفصيلاً مع المتغيرات من أجل تخيل جوهر حساب وقياس شدة المجال الكهربائي بشكل أكثر وضوحًا. من المعادلة يمكننا أن نرى بالضبط ما يتأثر وما لا يتأثر. للقيام بذلك، علينا أولا العودة إلى معادلة قانون كولوم.

قانون كولومب ينص على ذلك القوة الكهربائية فبين شحنتين يتناسب طرديا مع حاصل ضرب عدد هذه الشحنات ويتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين مركزيهما.

إذا أضفنا الشحنتين إلى معادلة قانون كولوم س (مصدر) و س (محاكمةتهمة)، ثم نحصل على الإدخال التالي:

إذا كان التعبير عن القوة الكهربائية فكيف يتم تحديده قانون كولومبنعوض في المعادلة ل قوة المجال الكهربائي هالذي ذكرناه أعلاه فنحصل على المعادلة التالية:

.لاحظ أن محاكمةتكلفة ستم تخفيضه، أي إزالته من البسط والمقام. صيغة جديدة لقوة المجال الكهربائي هيعبر عن شدة المجال من خلال متغيرين يؤثران عليها. قوة المجال الكهربائييعتمد على مقدار الرسوم الأولية سومن المسافة من هذه التهمة دإلى نقطة في الفضاء، أي موقع هندسي تتحدد فيه قيمة التوتر. وهكذا، لدينا الفرصة لتوصيف المجال الكهربائي من خلال شدته.

قانون التربيع العكسي

مثل جميع الصيغ في الفيزياء، يمكن استخدام صيغ شدة المجال الكهربائي جبريحل مشاكل (مشاكل) الفيزياء. تمامًا مثل أي صيغة أخرى في تدوينها الجبري، يمكنك دراسة صيغة شدة المجال الكهربائي. يساهم هذا البحث في فهم أعمق لجوهر الظاهرة الفيزيائية وخصائص هذه الظاهرة. ومن مميزات صيغة شدة المجال أنها توضح العلاقة التربيعية العكسية بين شدة المجال الكهربائي والمسافة إلى نقطة في الفضاء من مصدر المجال. قوة المجال الكهربائي الناتج في مصدر الشحنة سيتناسب عكسيا مع مربع المسافة من المصدر . وإلا يقولون أن الكمية المطلوبة يتناسب عكسيا مع المربع .

تعتمد شدة المجال الكهربائي على الموقع الهندسي في الفضاء، وتتناقص قيمته مع زيادة المسافة. لذلك، على سبيل المثال، إذا زادت المسافة بمقدار 2 مرات، فسوف تنخفض الشدة بمقدار 4 مرات (2 2)، وإذا انخفضت المسافات بينهما بمقدار 2 مرات، فسوف تزيد شدة المجال الكهربائي بمقدار 4 مرات (2 2). فإذا زادت المسافة بمقدار 3 مرات، فإن شدة المجال الكهربائي تقل بمقدار 9 مرات (3 2). إذا زادت المسافة بمقدار 4 مرات، تنخفض شدة المجال الكهربائي بمقدار 16 (4 2).

اتجاه متجه شدة المجال الكهربائي

كما ذكرنا سابقًا، شدة المجال الكهربائي هي كمية متجهة. على عكس الكمية العددية، لا يتم وصف الكمية المتجهة بشكل كامل ما لم يتم تحديد اتجاهها. يتم حساب حجم ناقل المجال الكهربائي على أنه حجم القوة عند أي شيء محاكمةالشحنة الموجودة في مجال كهربائي .

القوة المؤثرة على محاكمةيمكن توجيه الشحنة إما نحو مصدر الشحن أو بعيدًا عنه مباشرة. ويعتمد الاتجاه الدقيق للقوة على إشارتي شحنة الاختبار ومصدر الشحنة، سواء كانت لهما نفس إشارة الشحنة (يحدث التنافر) أو كانت إشارتيهما معاكستين (يحدث الجذب). ولحل مشكلة اتجاه متجه المجال الكهربائي سواء كان موجها نحو المصدر أو بعيدا عن المصدر تم اعتماد قواعد يستخدمها جميع العلماء في العالم. وفقًا لهذه القواعد، يكون اتجاه المتجه دائمًا من شحنة ذات علامة قطبية موجبة. ويمكن تمثيل ذلك على شكل خطوط قوة تخرج من الشحنات ذات الإشارات الإيجابية وتدخل في شحنات ذات إشارات سلبية.

التفاعل بين الشحنات في حالة الراحة يحدث من خلال مجال كهربائي.

أي شحنة تغير خصائص المساحة المحيطة بها - وتولد مجالًا كهربائيًا فيها. يتجلى هذا المجال في حقيقة أن الشحنة الكهربائية الموضوعة في أي نقطة تكون تحت تأثير القوة. لذلك، من أجل معرفة ما إذا كان هناك مجال كهربائي في مكان معين، تحتاج إلى وضع جسم مشحون هناك (في المستقبل، للإيجاز، سنقول ببساطة شحنة) وتحديد ما إذا كان يتعرض لفعل جسم مشحون القوة الكهربائية أم لا. ومن خلال حجم القوة المؤثرة على شحنة معينة، يمكن للمرء بوضوح الحكم على "شدة" المجال.

لذلك، لكشف ودراسة المجال الكهربائي، تحتاج إلى استخدام بعض الشحنات "الاختبارية". لكي تحدد القوة المؤثرة على شحنة الاختبار المجال "عند نقطة معينة"، يجب أن تكون شحنة الاختبار عبارة عن شحنة نقطية. وبخلاف ذلك، فإن القوة المؤثرة على الشحنة ستحدد خصائص المجال المتوسطة على الحجم الذي يشغله الجسم الذي يحمل شحنة الاختبار.

باستخدام شحنة اختبار النقطة، نقوم بدراسة المجال الناتج عن شحنة النقطة الثابتة. من خلال وضع شحنة الاختبار عند نقطة، يتم تحديد موضعها بالنسبة للشحنة q بواسطة ناقل نصف القطر (الشكل 5.1)، نجد أن شحنة الاختبار تؤثر عليها قوة

(انظر (2.2) و (4.1)). هنا هو متجه الوحدة لمتجه نصف القطر.

ويترتب على الصيغة (5.1) أن القوة المؤثرة على شحنة الاختبار لا تعتمد فقط على الكميات التي تحدد المجال (من q و )، ولكن أيضًا على حجم شحنة الاختبار إذا أخذنا شحنات اختبار بأحجام مختلفة، وما إلى ذلك، فإن القوى التي يواجهونها عند نقطة معينة في المجال ستكون مختلفة. ومع ذلك، من (5.1) يتضح أن النسبة لجميع رسوم الاختبار ستكون هي نفسها وتعتمد فقط على قيم q و التي تحدد المجال عند نقطة معينة. ولذلك فمن الطبيعي قبول هذه النسبة ككمية تميز المجال الكهربائي:

تسمى هذه الكمية المتجهة بقوة المجال الكهربائي عند نقطة معينة (أي عند النقطة التي تواجه فيها شحنة الاختبار تأثير القوة F).

وفقاً للصيغة (5.2)، فإن شدة المجال الكهربائي تساوي عددياً القوة المؤثرة على شحنة نقطة الوحدة الموجودة عند نقطة معينة في المجال. يتزامن اتجاه المتجه E مع اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الموجبة.

لاحظ أن الصيغة (5.2) تظل صالحة في حالة أخذ الشحنة السالبة كشحنة اختبار. في هذه الحالة، يكون للمتجهين E وF اتجاهان متعاكسان.

لقد توصلنا إلى مفهوم شدة المجال الكهربائي من خلال دراسة مجال الشحنة النقطية الثابتة. ومع ذلك، فإن التعريف (5.2) يمتد أيضًا إلى حالة المجال الناتج عن أي مجموعة من الشحنات الثابتة. ولكن في هذه الحالة، من الضروري التوضيح التالي. قد يحدث أن يتغير موقع الشحنات التي تحدد المجال قيد الدراسة تحت تأثير شحنة الاختبار. سيحدث هذا، على سبيل المثال، عندما تكون الشحنات التي تنشئ المجال موجودة على الموصل ويمكن أن تتحرك بحرية داخل حدوده. لذلك، من أجل عدم إدخال تغييرات ملحوظة في المجال قيد الدراسة، يجب أن تؤخذ قيمة شحنة الاختبار صغيرة جدًا.

من الصيغتين (5.2) و (5.1) يترتب على ذلك أن شدة المجال لشحنة نقطية تتناسب مع حجم الشحنة q وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة من الشحنة إلى نقطة مجال معينة:

يتم توجيه المتجه E على طول خط مستقيم نصف قطري يمر عبر الشحنة ونقطة مجال معينة، من الشحنة إذا كانت موجبة، ونحو الشحنة إذا كانت سالبة.

في النظام الغوسي، صيغة شدة المجال لشحنة نقطية في الفراغ لها الشكل

يتم اعتبار وحدة شدة المجال الكهربائي هي الشدة عند النقطة التي يتم عندها التأثير على شحنة تساوي واحدًا (1 C في SI، 1 SGSE - وحدة الشحن في النظام الغوسي) بواسطة قوة مقدارها أيضًا يساوي واحدًا (1 N في النظام الدولي للوحدات، و1 داين في النظام الغوسي). في النظام الغوسي، هذه الوحدة ليس لها اسم خاص. في SI، تسمى وحدة شدة المجال الكهربائي فولت لكل متر ويتم تعيينها V/m (انظر الصيغة (8.5)).

نفس التوتر في النظام الغوسي يساوي

وبمقارنة النتيجتين نجد ذلك

ووفقاً لـ (5.2)، فإن القوة المؤثرة على شحنة الاختبار تساوي

من الواضح أنه بالنسبة لأي نقطة شحن q 1 عند نقطة مجال ذات شدة E ستكون هناك قوة

إذا كانت الشحنة q موجبة، فإن اتجاه القوة يتزامن مع اتجاه المتجه E. وفي حالة الشحنة q السالبة، تكون اتجاهات المتجهات F h E معاكسة.

تمت الإشارة في الفقرة 2 إلى أن القوة التي يعمل بها نظام الشحنات على بعض الشحنات غير المدرجة في النظام تساوي المجموع المتجه للقوى التي تعمل بها كل شحنة في النظام على شحنة معينة بشكل منفصل (انظر الصيغة (2.4)). ويترتب على ذلك أن شدة المجال لنظام الشحنات تساوي المجموع المتجه لشدة المجال التي سيتم إنشاؤها بواسطة كل شحنة من شحنات النظام على حدة:

البيان الأخير يسمى مبدأ تراكب (فرض) المجالات الكهربائية.

يسمح لنا مبدأ التراكب بحساب شدة المجال لأي نظام شحن. من خلال تقسيم الشحنات الممتدة إلى أجزاء صغيرة بما فيه الكفاية dq، يمكن اختزال أي نظام من الرسوم إلى مجموعة من الرسوم النقطية. يتم حساب مساهمة كل من هذه الرسوم في الحقل الناتج باستخدام الصيغة (5.3).

يمكن وصف المجال الكهربائي من خلال الإشارة إلى حجم واتجاه المتجه E لكل نقطة. ويشكل مزيج هذه المتجهات مجال متجه شدة المجال الكهربائي (راجع مجال متجه السرعة، المجلد 1، § 72 ). يمكن تمثيل مجال ناقل السرعة بشكل واضح جدًا باستخدام الخطوط الانسيابية. وبالمثل، يمكن وصف المجال الكهربائي باستخدام خطوط التوتر، والتي سنسميها خطوط E باختصار (وتسمى أيضًا خطوط المجال). يتم رسم خطوط التوتر بحيث يتطابق ظلها عند كل نقطة مع اتجاه المتجه E.

يتم اختيار كثافة الخطوط بحيث يكون عدد الخطوط التي تخترق وحدة السطح المتعامدة مع خطوط الموقع مساوياً للقيمة العددية للمتجه E. ومن ثم، من نمط خطوط التوتر، يمكن الحكم على الاتجاه و حجم المتجه E عند نقاط مختلفة في الفضاء (الشكل 5.2).

الخطوط E لمجال الشحنة النقطية هي مجموعة من الخطوط المستقيمة الشعاعية الموجهة من الشحنة، إذا كانت موجبة، ونحو الشحنة، إذا كانت سالبة (الشكل 5.3). ترتكز الخطوط على الشحنة من أحد طرفيها، وتمتد إلى ما لا نهاية من الطرف الآخر. في الواقع، إجمالي عدد الخطوط التي تتقاطع مع سطح كروي لنصف قطر عشوائي سيكون مساويًا لحاصل ضرب كثافة الخطوط وسطح الكرة. وفقا للشرط، فإن كثافة الخطوط متساوية عدديا، وبالتالي فإن عدد الخطوط متساو عدديا، والنتيجة التي تم الحصول عليها تعني أن عدد الخطوط على أي مسافة من الشحنة سيكون هو نفسه.

ومن ثم يترتب على ذلك أن الخطوط لا تبدأ ولا تنتهي في أي مكان باستثناء الشحنة؛ يبدأون بشحنة، ويذهبون إلى اللانهاية (الشحنة موجبة)، أو، قادمون من اللانهاية، ينتهيون بشحنة (الشحنة سالبة). خاصية الخطوط E هذه شائعة في جميع المجالات الكهروستاتيكية، أي الحقول التي تم إنشاؤها بواسطة أي نظام من الشحنات الثابتة: يمكن أن تبدأ خطوط التوتر أو تنتهي فقط عند الشحنات أو تصل إلى ما لا نهاية.

>>الفيزياء: شدة المجال الكهربائي. مبدأ تراكب المجال

لا يكفي التأكيد على وجود مجال كهربائي. ومن الضروري إدخال خاصية كمية لهذا المجال. وبعد ذلك يمكن مقارنة المجالات الكهربائية مع بعضها البعض ومواصلة دراسة خصائصها.
يتم الكشف عن المجال الكهربائي من خلال القوى المؤثرة على الشحنة. يمكن القول أننا نعرف كل ما نحتاجه حول المجال إذا عرفنا القوة المؤثرة على أي شحنة في أي نقطة في المجال.
لذلك، من الضروري تقديم خاصية المجال، والمعرفة التي ستسمح لنا بتحديد هذه القوة.
إذا قمت بوضع أجسام مشحونة صغيرة بالتناوب في نفس النقطة في المجال وقمت بقياس القوى، فستجد أن القوة المؤثرة على الشحنة القادمة من المجال تتناسب طرديًا مع هذه الشحنة. في الواقع، دع المجال يتم إنشاؤه بواسطة شحنة نقطة س 1. حسب قانون كولومب (14.2) الخاص بالتهمة س 2هناك قوة تتناسب مع الشحنة س 2. لذلك، فإن نسبة القوة المؤثرة على شحنة موضوعة عند نقطة معينة في المجال إلى هذه الشحنة لكل نقطة في المجال لا تعتمد على الشحنة ويمكن اعتبارها خاصية للمجال. وتسمى هذه الخاصية قوة المجال الكهربائي. مثل القوة، قوة المجال كمية ناقلات; ويشار إليه بالحرف . إذا تمت الإشارة إلى الشحنة الموضوعة في الحقل بواسطة سبدلاً من س 2، فإن التوتر سيكون مساوياً لـ:

إذا كانت هناك جسيمات مشحونة مختلفة عند نقطة معينة في الفضاء، فإنها تخلق مجالات كهربائية تبلغ قوتها وما إلى ذلك، فإن شدة المجال الناتجة عند هذه النقطة تساوي مجموع نقاط قوة هذه المجالات:

علاوة على ذلك، يتم تحديد شدة المجال الناتجة عن شحنة فردية كما لو لم تكن هناك شحنات أخرى تخلق المجال.
بفضل مبدأ التراكب، للعثور على شدة المجال لنظام من الجسيمات المشحونة في أي نقطة، يكفي معرفة التعبير (14.9) لشدة المجال لشحنة نقطية. يوضح الشكل 14.8 كيفية تحديد شدة المجال عند نقطة ما أ، تم إنشاؤها بواسطة رسوم نقطتين س 1و س 2 , س 1 >س 2

???
1. ما هي قوة المجال الكهربائي تسمى؟
2. ما هي شدة المجال لشحنة نقطية؟
3. كيف يتم توجيه شدة مجال الشحن q 0 إذا س 0>0 ؟ لو س 0<0 ?
4. كيف يتم صياغة مبدأ تراكب المجال؟

G.Ya.Myakishev، B.B.Bukhovtsev، N.N.Sotsky، الفيزياء الصف العاشر

إذا كان لديك تصحيحات أو اقتراحات لهذا الدرس،

كل شحنة كهربائية محاطة بمجال كهربائي. نتيجة للبحث طويل الأمد، توصل الفيزيائيون إلى استنتاج مفاده أن تفاعل الأجسام المشحونة يحدث بسبب المجالات الكهربائية المحيطة بها. إنها شكل خاص من المادة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بأي شحنة كهربائية.

تتم دراسة المجال الكهربائي عن طريق إدخال أجسام صغيرة مشحونة فيه. وتسمى هذه الهيئات "رسوم الاختبار". على سبيل المثال، غالبًا ما يتم استخدام كرة الفلين المشحونة كشحنة اختبار.

عند إدخال شحنة اختبار في المجال الكهربائي لجسم له شحنة موجبة، فإن كرة الفلين الخفيفة المشحونة بشحنة موجبة تحت تأثيرها سوف تنحرف أكثر كلما اقتربنا منها من الجسم.

عند تحريك شحنة اختبار في المجال الكهربائي لجسم مشحون عشوائيًا، يمكنك بسهولة أن تجد أن القوة المؤثرة عليه ستكون مختلفة في أماكن مختلفة.

وهكذا، عند وضع شحنات اختبارية موجبة بأحجام مختلفة q1، q2، q3، ...، qn بالتتابع عند نقطة واحدة في المجال، يمكن للمرء أن يجد أن القوى المؤثرة عليها، F1، F2، F3، ...، Fn ، مختلفة، ولكن نسبة القوة إلى حجم شحنة معينة لمثل هذه النقطة في المجال لم تتغير:

F1/q1 = F2/q2 = F3/q3 = … = الجبهة الوطنية/qn.

إذا قمنا بفحص نقاط مختلفة من المجال بهذه الطريقة، فسنحصل على الاستنتاج التالي: بالنسبة لكل نقطة على حدة في المجال الكهربائي، فإن نسبة حجم القوة المؤثرة على شحنة الاختبار إلى حجم هذه الشحنة لا تتغير وبغض النظر عن حجم شحنة الاختبار.

ويترتب على ذلك أن حجم هذه النسبة يميز المجال الكهربائي عند نقطة اعتباطية. الكمية التي تقاس بنسبة القوة المؤثرة على شحنة موجبة موجودة عند هذه النقطة في المجال إلى حجم الشحنة هي شدة المجال الكهربائي:

وهي، كما يتبين من تعريفها، تساوي القوة المؤثرة على وحدة شحنة موجبة موضوعة عند نقطة معينة في المجال.

يتم أخذ وحدة شدة المجال الكهربائي لتعمل على شحنة بحجم وحدة إلكتروستاتيكية واحدة بقوة داين واحد. تسمى هذه الوحدة وحدة التوتر الكهروستاتيكي المطلق.

لتحديد شدة المجال الكهربائي لأي نقطة شحن q عند نقطة عشوائية في المجال A لشحنة معينة، تقع على مسافة r1 منها، من الضروري وضع شحنة اختبار q1 عند هذه النقطة التعسفية وحساب القوة Fa الذي يعمل عليه (للفراغ).

فا = (q1q)/r²₁.

إذا أخذنا نسبة مقدار القوة المؤثرة على الشحنة إلى قيمتها q1، فيمكننا حساب شدة المجال الكهربائي عند النقطة A:

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك العثور على التوتر عند نقطة تعسفية B؛ سيكون مساوياً لـ:

ولذلك، فإن شدة المجال الكهربائي لشحنة نقطية عند نقطة معينة في المجال (في الفراغ) ستكون متناسبة طرديًا مع حجم الشحنة المعطاة، وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين هذه الشحنة والنقطة.

تعمل قوة المجال كخاصية قوتها. بمعرفة ذلك عند نقطة عشوائية في المجال E، من السهل حساب القوة F المؤثرة على الشحنة q عند نقطة معينة:

الحقول - سيتم محاذاة اتجاه التوتر عند كل نقطة محددة في الحقل مع اتجاه القوة المؤثرة على الشحنة الموجبة الموضوعة عند هذه النقطة.

عندما يتم تشكيل حقل من عدة شحنات: q1 و q2، فإن الكثافة E عند أي نقطة A من هذا المجال ستكون مساوية للمجموع الهندسي للكثافة E1 و E2 التي تم إنشاؤها عند نقطة معينة بشكل منفصل بواسطة الشحنات q1 و q2.

يمكن عرض شدة المجال الكهربائي عند نقطة عشوائية بيانياً باستخدام مقطع موجه ينبعث من هذه النقطة، على غرار تمثيل القوة والكميات المتجهة الأخرى.

يشير الجهد الكهربائي إلى الشغل الذي يقوم به المجال الكهربائي لنقل شحنة مقدارها 1 درجة مئوية (كولوم) من نقطة في الموصل إلى أخرى.

كيف ينشأ التوتر؟

تتكون جميع المواد من ذرات، وهي نواة موجبة الشحنة تدور حولها إلكترونات سالبة أصغر بسرعة عالية. وبشكل عام، تكون الذرات محايدة لأن عدد الإلكترونات يتطابق مع عدد البروتونات الموجودة في النواة.

ومع ذلك، إذا تم أخذ عدد معين من الإلكترونات من الذرات، فسوف تميل إلى جذب نفس العدد، وتشكل مجالًا إيجابيًا حولها. إذا قمت بإضافة الإلكترونات، فسوف يظهر فائض منهم، وسوف يظهر حقل سلبي. تتشكل الإمكانات - الإيجابية والسلبية.

عندما يتفاعلون، سوف تنشأ الانجذاب المتبادل.

كلما زاد الفرق - فرق الجهد - كلما زادت قوة الإلكترونات من المادة بمحتواها الزائد إلى المادة التي بها نقص. كلما كان المجال الكهربائي وجهده أقوى.

إذا قمت بتوصيل الإمكانات بشحنات مختلفة من الموصلات، فسوف تنشأ الكهرباء - حركة موجهة لحاملات الشحن، تسعى إلى القضاء على الفرق في الإمكانات. لتحريك الشحنات على طول الموصل، تؤدي قوى المجال الكهربائي عملاً يتميز بمفهوم الجهد الكهربائي.

في ماذا يقاس؟

درجات الحرارة؛

أنواع الجهد

الجهد المستمر

يكون الجهد في الشبكة الكهربائية ثابتًا عندما يكون هناك دائمًا جهد موجب من جهة وجهد سلبي من جهة أخرى. الكهربائية في هذه الحالة لها اتجاه واحد وثابت.

يتم تعريف الجهد في دائرة التيار المباشر على أنه فرق الجهد عند طرفيه.

عند توصيل الحمل بدائرة التيار المستمر، من المهم عدم خلط جهات الاتصال، وإلا فقد يفشل الجهاز. والمثال الكلاسيكي لمصدر الجهد المستمر هو البطاريات. تُستخدم الشبكات عندما لا تكون هناك حاجة لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة: في جميع أنواع وسائل النقل - من الدراجات النارية إلى المركبات الفضائية، وفي المعدات العسكرية، والطاقة الكهربائية والاتصالات السلكية واللاسلكية، وإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ، وفي الصناعة (التحليل الكهربائي، والصهر في أفران القوس الكهربائي). ، إلخ.) .

جهد التيار المتردد

إذا قمت بتغيير قطبية الإمكانات بشكل دوري، أو تحريكها في الفضاء، فسوف يندفع التيار الكهربائي في الاتجاه المعاكس. يتم عرض عدد هذه التغييرات في الاتجاه خلال فترة زمنية معينة من خلال خاصية تسمى التردد. على سبيل المثال، المعيار 50 يعني أن قطبية الجهد في الشبكة تتغير 50 ​​مرة في الثانية.

الجهد في الشبكات الكهربائية المتناوبة هو دالة زمنية.

غالبًا ما يستخدم قانون التذبذبات الجيبية.

ويحدث ذلك بسبب ما يحدث في ملف المحركات غير المتزامنة بسبب دوران المغناطيس الكهربائي حوله. إذا قمت بتوسيع الدوران في الوقت المناسب، فستحصل على الجيوب الأنفية.

يتكون من أربعة أسلاك - ثلاث مراحل وواحد محايد. الجهد بين الأسلاك المحايدة والطور هو 220 فولت ويسمى الطور. توجد أيضًا جهود بين الطور، تسمى خطية وتساوي 380 فولت (فرق الجهد بين سلكين من الطور). اعتمادًا على نوع الاتصال في شبكة ثلاثية الطور، يمكنك الحصول على جهد الطور أو الجهد الخطي.