البحث في توليد وقياس المجالات الكهربائية هو ما نقدمه لك في هذا المقال. الكهرباء هي العمود الفقري للحياة اليوم ولا يمكن الاستغناء عنها بأي شكل من الأشكال. لفهم الكهرباء وآلية عملها كيف يحدث هذا التيار عندما ينشأ من المجالات الكهربائية؟ كيف يتم إنشاء هذه الحقول؟ كيف يتم خلقه؟ سنقدم لك كل هذه المعلومات وغيرها في مقالتنا التي نغطي فيها أيضًا الأبحاث المتعلقة بتوليد المجالات الكهربائية وقياسها.
المحتويات
مقدمة للبحث في توليد وقياس المجالات الكهربائية
يعد علم الكهرباء أحد العلوم الأساسية التي تنتمي إلى مجال الفيزياء. إن فهم المجالات الكهربائية وتكوينها وآلية عملها هو مقدمة لفهم أعمق لكيفية عمل الكهرباء وآليات الاستفادة منها. وفيما يلي نقدم دراسة عن المجالات الكهربائية نلخص فيها الكثير من المعلومات القيمة عن هذه المجالات.
بحث في توليد وقياس المجالات الكهربائية
وفيما يلي نعرض نتائج الأبحاث حول المجالات الكهربائية وتوليدها وقياسها:
تعريف المجال الكهربائي
المجال الكهربائي: هو المجال الفيزيائي الذي يحيط بالجسيمات المشحونة كهربائياً. تمارس الجسيمات المشحونة قوى تجاذبية على بعضها البعض عندما تكون شحناتها متضادة، وتسبب قوى تنافر على بعضها البعض عندما تكون شحناتها متشابهة. وبما أن هذه القوى تعمل بشكل متبادل، فلا بد من وجود شحنتين حتى تحدث القوى الكهربائية. يصف المجال الكهربائي لشحنة واحدة (أو مجموعة شحنات) قدرتها على ممارسة هذه القوى على جسم مشحون آخر، ويتم وصف هذه القوى بقانون كولوم الذي ينص على أنه كلما زادت الشحنات، زادت القوة كلما زادت المسافة بينهما، أضعف القوة. لذا يمكننا أن نقول بشكل غير رسمي إنه كلما زادت شحنة الجسم، كلما كان مجاله الكهربي أقوى. وبالمثل، يكون المجال الكهربائي أقوى بالقرب من الأجسام المشحونة وأضعف عند المسافة. يتم إنشاء المجالات الكهربائية بواسطة الشحنات الكهربائية والتيارات التي تتغير بمرور الوقت. المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية هي مظاهر للمجال الكهرومغناطيسي، وهو أحد القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة.
كيف يتم إنشاء المجال الكهربائي؟
تتكون الذرات من ثلاثة جسيمات أساسية: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تشكل البروتونات والنيوترونات النواة، وتدور الإلكترونات حول النواة، عادة على مسافة كبيرة من النواة ومن بعضها البعض بالنسبة لحجم الذرة. تحتوي معظم الذرات على نفس العدد من البروتونات والإلكترونات، لذا فإن شحناتها متوازنة بشكل متساوٍ ويقال إن الذرة محايدة. ومع ذلك، يمكن للإلكترونات أن تتحرك بحرية أكبر بكثير من البروتونات، لذلك يمكن للذرة أن تفقد أو تكتسب إلكترونات اعتمادًا على نوع الذرة والمجال الكهربائي المحيط الناتج عن الجسيم. يمكن أن تسبب حركة الإلكترون خللاً في التوازن بين عدد البروتونات والإلكترونات في الذرة، مما يؤدي إلى دخول الذرة في حالة مشحونة. إذا كان عدد البروتونات أكثر من الإلكترونات، تكون الذرة موجبة الشحنة. إذا كان عدد الإلكترونات أكثر من البروتونات، تكون الذرة سالبة الشحنة. تشكل الذرة المشحونة، سواء كانت سالبة أو موجبة، مجالًا كهروستاتيكيًا يمكنه التفاعل مع الذرات الأخرى. نظرًا لأن الذرات هي اللبنات الأساسية لجميع الكائنات، فإن الأجسام بأكملها يمكن أن تصبح مشحونة وتشكل مجالات كهروستاتيكية، وتشكيل تيار كهربائي يخلق مجالًا كهربائيًا.
أنواع المجالات الكهربائية
الشحنة هي خاصية فيزيائية للمادة، والمستوى الذري يمكن أن يفسر لماذا تكون بعض الشحنات موجبة والبعض الآخر سالبة. صاغ العالم الشهير مايكل فاراداي (1791-1867) مصطلح “المجال الكهربائي” لوصف ظاهرة تفاعلين – التنافر أو التجاذب – بشحنة نقطية. تخلق الشحنة ذات النقطة الثابتة في الفضاء مجالًا كهربائيًا ثابتًا في المنطقة. وكون المجال ثابتًا يعني أن المجال الكهربائي لا يتغير اتجاهه أو قوته مع مرور الوقت، على عكس المجال الكهربائي الديناميكي الذي يتغير اتجاهه وقوته مع مرور الوقت، وبشكل عام، تنقسم المجالات الكهربائية إلى أربعة أنواع: المجال الكهربائي العادي، والمجال الكهربائي غير المنتظم ، المجال الكهربائي الساكن والمجال الكهربائي المتغير بمرور الوقت.
المجال الكهربائي الساكن
يتم إنشاء المجالات الكهربائية الساكنة بواسطة الكهرباء الساكنة الكامنة في بعض الجزيئات الذرية. عندما يكون لجسمين حالات شحن مختلفة ويكونان قريبين نسبيًا من بعضهما البعض، فإنهما يشكلان مجالًا كهروستاتيكيًا، تعتمد قوته على كمية الشحنة المتراكمة في كل جسم والمسافة بينهما. عندما يكون لهذين الجسمين نفس حالة الشحنة ويكونان قريبين من بعضهما البعض، يشكل كل منهما مجالًا كهروستاتيكيًا خاصًا به، مما يؤدي إلى تنافرهما. عندما تكون الشحنات متضادة، فإن القوة الكهربائية الساكنة تجعل الجسمين يجذبان بعضهما البعض. تعتمد قوة القوة التنافرية على الشحنة الموجودة في كل جسم والمسافة بينهما. معظم الأجسام محايدة، لكنها يمكن أن تصبح مشحونة عندما تتلامس مواد مختلفة مع بعضها البعض بطريقة تقفز الإلكترونات من جسم إلى آخر. على سبيل المثال، إذا قمت بفرك بالون منتفخ على ملابسك، فإن الإلكترونات تنتقل من الملابس إلى سطح البالون، مما يعطي البالون شحنة سالبة. إذا قمت بعد ذلك بلصق البالون على الحائط، فإنه سيبقى هناك وسيكون الجدار مشحونًا بشكل أكثر إيجابية. ينشأ مجال كهروستاتيكي بين البالون والجدار، مما يؤدي إلى حدوث تجاذب بينهما.
مجال كهربائي موحد
المجال الكهربائي المنتظم هو المجال الذي تكون فيه شدة المجال الكهربائي ثابتة عند كل نقطة في ذلك المجال، أي أن القوة الكهربائية التي تتعرض لها كل شحنة في ذلك المجال متساوية، كما أن خطوط المجال والمسافة بينهما متوازية مساوية لهما، ويمكن تمثيل ذلك بوضع لوحتين موصلتين متوازيتين وعلى مسافة ثابتة من بعضهما البعض وحفظهما في وسط عازل متجانس أو نقي تماماً وتطبيق بينهما جهد (فرق الجهد) مطبق كهربائياً جهد هذين اللوحين منتظم لأن خطوط المجال الكهربائي منتظمة في وسط اللوحين ولكنها قد تكون مختلفة عند حواف اللوحين. والسبب هو أن المجال غير منتظم وأن قوة المجال تعتمد على عدة عوامل، وهي فرق الجهد والمسافة الفعلية بين الموصلين. عندما يكون فرق الجهد كبيرا يكون المجال الكهربائي قويا، وعندما تكون المسافة بين الموصلين كبيرة يكون المجال ضعيفا.
مجال كهربائي غير منتظم
على النقيض من المجال الكهربائي المنتظم، فإن المجال الكهربائي غير المنتظم هو المجال الذي لا تكون فيه شدة المجال الكهربائي ثابتة عند كل نقطة من هذا المجال والذي تكون فيه خطوط المجال الكهربائي غير متوازية والقوى المؤثرة غير متساوية، بل إن الكهربائية تأخذ خطوط المجال في مجال غير منتظم تأخذ أشكالا مختلفة، فالمجال الكهربائي غير المنتظم ينشأ من شحنات نقطية ثابتة أو ساكنة، ويمكن الحصول على المجال الكهربائي غير المنتظم عن طريق زوج من الأقطاب الكهربائية غير المتماثلة أو أنبوب أو قناة صغيرة غير متماثلة. وعندما يتم تطبيق جهد كهربائي على هذه الأجسام، يتم إنشاء مجال كهربائي غير منتظم. خطوط المجال غير المنتظمة ليست متوازية أو متساوية البعد.
يتغير المجال الكهربائي مع مرور الوقت
هو المجال الكهربائي الذي تختلف فيه شدة المجال الكهربائي عند كل نقطة من هذا المجال مع الزمن، أي أنه يأخذ قيماً مختلفة عند كل نقطة زمنية ولا يبقى ثابتاً بالنسبة للزمن، وهو المجال المغناطيسي يتم أيضًا إنشاء الحقل حتمًا، والذي يتغير بمرور الوقت. والحقيقة أن المجال المغناطيسي المتغير يخلق أيضًا مجالًا كهربائيًا يتغير مع الزمن، وهذا هو أساس توليد الكهرباء في المولدات الكهربائية والموجات الكهرومغناطيسية في المحركات، والقانون الذي يحكم هذا التوليد المتناوب للمجالات الكهربائية والمغناطيسية هو قانون فاراداي.
قياس المجالات الكهربائية
المجال الكهربائي يساوي القوة الكهربائية مقسومة على الشحنة النقطية.
القانون بالرموز العربية: M = Q/Sh
القانون بالرموز الانجليزية: E = F/q
- حيث: Q أو F: القوة الكهربائية المؤثرة على الشحنة النقطية، وتقاس بوحدات (نيوتن).
- Sh أو q : كمية الشحنة الكهربائية مقاسة بالكولوم.
- M أو E: شدة المجال الكهربائي، مقيسة بوحدات (نيوتن/كولوم).
خاتمة البحث
المجال الكهربائي هو المجال الفيزيائي الذي يحيط بالجسيمات المشحونة كهربائيًا ويصف قدرة الشحنات على التأثير على جسم مشحون آخر. تنقسم المجالات الكهربائية إلى أربعة أنواع رئيسية: المجال الكهربائي المنتظم والمجال الكهربائي غير المنتظم والمجال الكهربائي الساكن والمجال الكهربائي الذي يتغير مع الزمن ويمكن قياس شدته عن طريق قانون فاراداي الذي ينص على أن قوة المجال الكهربائي تساوي القوة الكهربائية المؤثرة على الشحنة النقطية التي تزيد عن قيمة الشحنة النقطية.
بحث في المجال الكهربائي، د
تسعى المدارس والجامعات والمؤسسات التعليمية الأخرى إلى جعل الفيزياء إحدى موادها الأساسية، ومن أهم دروس الفيزياء الدروس المتعلقة بالكهرباء. نترك لكم بحثاً عن أهمية فهم الكهرباء والمجالات الكهربائية حول توليد المجالات الكهربائية وقياسها بصيغة DOC يمكنكم تحميله.
بحث عن المجال الكهربائي pdf
كالعادة نحن لا نرفق هذا البحث فقط بصيغة Doc ولكننا نتركه لك أيضًا بصيغة PDF لأن هذا التنسيق أكثر استقرارًا وأفضل للطباعة ويمكنك تنزيل هذا البحث بصيغة PDF.
إلى هنا نكون قد وصلنا إلى نهاية مقالنا الذي قدمناه لكم بعنوان “بحث في توليد وقياس المجالات الكهربائية” والذي أرفقنا لكم فيه دراسة كاملة العناصر تشمل مقدمة وعرضا وخاتمة، عن يتناول هذا الموضوع المجالات الكهربائية وكيفية نشأتها وآلية عملها وأسبابها. ثم قمنا بفحص الأنواع الأساسية لهذه المجالات وتعلمنا القانون الذي يمكن من خلاله حساب شدة المجال الكهربائي.