ماذا تفعل هذه الحاسبة
تحسب هذه الأداة شدة المجال الكهربائي الناتج عن شحنة نقطية واحدة عند مسافة معينة. يصف المجال الكهربائي القوة التي تتعرض لها شحنة اختبار موجبة وحدوية عند ذلك الموقع، وتُقاس بوحدة نيوتن لكل كولوم (N/C)، وهي مكافئة لوحدة فولت لكل متر (V/m).
كيفية الاستخدام
أدخل الشحنة المصدر Q بوحدة الكولوم (استخدم القيم العلمية مثل 0.000001 لتمثيل 1 ميكروكولوم، أو رقمًا سالبًا للشحنة السالبة) والمسافة r بالأمتار من الشحنة إلى النقطة المطلوبة. تعطيك الحاسبة مقدار المجال والقيمة بإشارتها (الإشارة السالبة تدل على أن المجال يتجه نحو الشحنة السالبة).
شرح المعادلة
يُعطى المجال بالعلاقة $$E = k \cdot \frac{\text{Charge } Q}{\text{Distance } r^{2}}$$ حيث \(k \approx 8.988 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}\) هو ثابت كولوم. وبما أن المجال يتناقص مع مربع المسافة، فإن مضاعفة قيمة \(r\) تقلل المجال إلى ربع قيمته السابقة. يتجه المجال شعاعيًا إلى الخارج في حالة الشحنة الموجبة، وشعاعيًا إلى الداخل في حالة الشحنة السالبة.
مثال محلول
لنأخذ \(Q = 1\) ميكروكولوم (\(1 \times 10^{-6}\ \text{C}\)) على مسافة \(r = 0.5\) م: $$E = \frac{8.988 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{0.5^{2}} = \frac{8987.55}{0.25} \approx 35{,}950\ \text{N/C}$$ وبذلك يكون مقدار المجال نحو 35,950 N/C متجهًا بعيدًا عن الشحنة الموجبة.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ الشحنة بالكولوم والمسافة بالأمتار تعطيان المجال بوحدة N/C. حوّل الميكروكولوم (µC = 10⁻⁶ C) والنانوكولوم (nC = 10⁻⁹ C) وفقًا لذلك.
هل تهم إشارة Q؟ نعم. الشحنة الموجبة تعطي مجالًا موجبًا (متجهًا إلى الخارج)، والشحنة السالبة تعطي مجالًا سالبًا (متجهًا إلى الداخل). أما المقدار المعروض فيتجاهل الاتجاه.
هل هذا في الفراغ؟ يفترض ثابت كولوم الافتراضي وجود فراغ أو هواء. أما في الوسط العازل، فاقسم النتيجة على السماحية النسبية للوسط.
