ما هي حاسبة المجال الكهربائي؟
تحسب هذه الأداة مقدار المجال الكهربائي الناتج عن شحنة نقطية واحدة عند مسافة محددة. وهي تعتمد على قانون كولوم في صورته الحقلية، \(E = kQ/r^{2}\)، حيث يُعبَّر عن النتيجة بوحدة النيوتن لكل كولوم (N/C)، وهي مكافئة عدديًا للفولت لكل متر (V/m). هذه الحاسبة قائمة على مبادئ فيزيائية عامة وصالحة للاستخدام في أي مكان.
طريقة الاستخدام
أدخل الشحنة المصدر Q بوحدة الكولوم (استخدم قيمًا علمية مثل 0.000001 لتمثيل 1 ميكروكولوم)، والمسافة r بالأمتار من الشحنة إلى النقطة التي تريد حساب المجال عندها. اضغط على زر الحساب لقراءة شدة المجال. تعطي الشحنة الموجبة مجالًا موجبًا (متجهًا للخارج)، بينما تعطي الشحنة السالبة قيمة سالبة تدل على أن المجال يتجه نحو الشحنة.
شرح المعادلة
يتناقص المجال الكهربائي لشحنة نقطية مع مربع المسافة وفق العلاقة:
$$E = \frac{kQ}{r^{2}}$$هنا \(k \approx 8.9876 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}\) هو ثابت كولوم، وQ هي الشحنة بالكولوم، وr هي المسافة الفاصلة بالأمتار. ومضاعفة المسافة تخفض المجال إلى رُبع قيمته.
مثال محلول
لشحنة مقدارها \(Q = 1 \times 10^{-6}\ \text{C}\) (أي 1 ميكروكولوم) على مسافة \(r = 1\) متر:
$$E = \frac{8.9876 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{1^{2}} \approx 8{,}987.55\ \text{N/C}$$وعند \(r = 2\) متر يهبط المجال إلى نحو 2,246.89 N/C — أي رُبع القوة فقط.
الأسئلة الشائعة
ما وحدة قياس E؟ النيوتن لكل كولوم (N/C)، وهي مكافئة للفولت لكل متر (V/m).
لماذا جاءت نتيجتي سالبة؟ لأن الشحنة المصدر السالبة تنتج مجالًا متجهًا نحو الشحنة؛ فالإشارة تدل على الاتجاه على طول الخط القطري.
هل تعمل الحاسبة عند مسافة صفر؟ لا — يصبح المجال غير معرّف عند \(r = 0\)، لذا تُرجع الحاسبة القيمة 0 لتجنب القسمة على صفر. استخدم مسافة غير صفرية.
