تم النشر اليوم 2024/06/06 | وحدة قياس شدة المجال الكهربائي

وحدة قياس المجال الكهربائي

يُعرّف المجال الكهربائي بأنه مقدار القوة الكهربائية التي تؤثر على شحنة نقطية، ويمكن عده كأحد الخصائص الكهربائية المتعلقة بنقطة مشحونة في الفضاء (الزمان والمكان)، ويعرف المجال بأنه كمية متجهة، أي أنّ له قيمة واتجاه، ويكون اتجاه المجال هو نفسه اتجاه القوة الكهربائية المؤثرة في شحنة الاختبار النقطيّة، ورياضيًا؛ تتناسب شدة أو قوة المجال الكهربائي طرديًا مع مقدار القوة الكهربائية وعكسيًا مع مقدار الشحنة. وعليه فإن وحدات قياسه هي ما يأتي:

نيوتن / كولوم (بالإنجليزية: N/C)

تعبر هذه القيمة عن وجود قوة قيمتها 1 نيوتن مؤثرة على وحدة الشحنة الاختبارية النقطية التي قيمتها 1 كولوم، وقد اشتقت هذه القيمة من قانون قوة المجال الكهربائي كما يلي:
المجال الكهربائي يساوي القوة الكهربائية مقسومة على قيمة الشحنة النقطية. وبالرموز العربية:

م = ق/ ش

وبالرموز الإنجليزية:

حيث إنّ:

ق أو F: القوة الكهربائية المؤثرة على الشحنة النقطيّة، وتقاس بوحدة (نيوتن).
ش أو q: مقدار الشحنة الكهربائية، وتُقاس بوحدة (كولوم).
م أو E: قوة المجال الكهربائي، والتي سوف تكون وحدتها منطقيًا (نيوتن / كولوم).
فولت/ متر (بالإنجليزية: V/m)

وهي وحدة أخرى لقياس شدة المجال الكهربائي المنتظم بين لوحين متوازيين مشحونين بنفس مقدار الشحنة أحدهما موجب والآخر سالب، وبينمها فرق جهد مقداره 1 فولت، وتفصل بينهما مسافة 1 متر. وتكون شدة المجال الكهربائي ثابتة عند جميع النقاط وفي نفس الاتجاه، ويُعبّر عنه رياضيًا في هذه الحالة بالمعادلة التالية:
مقدار المجال الكهربائي يساوي قيمة الفولتية بين اللوحين المتوازيين مقسومة على المسافة بينهما.

وبالرموز العربية:

م = ج/ ف

وبالرموز الإنجليزية:

حيث إنّ:

ج أو ΔV: قيمة فرق الجهد الذي يقاس بوحدة (فولت).
ف أو Δx: المسافة بين اللوحين، وتقاس بوحدة (المتر).
م أو E: قوة المجال الكهربائي، والتي تقاس منطقيًا بوحدة (فولت / متر).

العلاقة بين وحدات قياس شدة المجال الكهربائي

تتساوى الوحدتان (فولت/متر) و(نيوتن/كولوم) بنسبة 1:1، أي أن 1 فولت/متر تساوي تمامًا 1 نيوتن/كولوم، وتستخدم كلاهما لقياس شدة المجال الكهربائي، ويمكن إثبات ذلك رياضيًا كما يأتي:

وضع المعادلة التي تجمع الجهد الكهربائي والشغل:
الجهد الكهربائي = الشغل / الشحنة ………..المعادلة رقم (1)

(فولت) = (جول) / (كولوم)

وضع تعريف الشغل وقانونه:
الشغل = القوة × المسافة ………المعادلة رقم (2)

(جول) = (نيوتن) × (متر)

عند تعويض معادلة رقم (2) في المعادلة رقم (1)، سوف ينتج ما يأتي:
الجهد الكهربائي = (القوة × المسافة) / الشحنة

(فولت) = ((نيوتن) × (متر)) / (كولوم)

وبعد قسمة الطرفين على مقدار المسافة، ينتج ما يأتي:
الجهد الكهربائي / المسافة = القوة / الشحنة

(فولت) / (متر) = (نيوتن) / (كولوم)

وبالتالي فإن الوحدتان متساويتان بالكامل.