الشحنات والمجال الكهربائي – متجهات المجال والجهد وخطوط تساوي الجهد

ماذا تعرض

تُنشئ كل شحنة نقطية حولها مجالًا كهربائيًا شدته E = k|q|/r²، يتجه بعيدًا عن الشحنة الموجبة ونحو الشحنة السالبة. وعند وجود عدة شحنات يكون المجال الكلي عند أي نقطة المجموع المتجهي لمجالاتها (مبدأ التراكب). أما الجهد الكهربائي V = kq/r فكمية قياسية تُجمع جمعًا جبريًا، وتصل خطوط تساوي الجهد بين النقاط التي لها الجهد نفسه. ويكون متجه المجال عموديًا دائمًا على خط تساوي الجهد ويتجه نحو الجهد الأدنى، لذا لا يُبذل شغل عند تحريك شحنة على طول هذا الخط. ويُظهر ثنائي القطب كيف تتجه خطوط المجال من الشحنة الموجبة إلى السالبة.

طريقة الاستخدام

اضغط «+1 nC» أو «−1 nC» واسحب الشحنة إلى مكانها، أو اختر سيناريو من قائمة «السيناريو:». فعّل «متجهات المجال» و«خريطة الجهد». حدّد «مجس المجال» واسحبه لقراءة |E| والزاوية، وحدّد «الفولتميتر» وضع طرفيه عند نقطتين لقياس ΔV. اضغط «ارسم خط تساوي الجهد» ثم انقر منطقة العمل. استخدم «حذف المحدد» أو «حذف الكل» للبدء من جديد.

المعاملات القابلة للتغيير

• السيناريو المعدّ مسبقًا فارغ, شحنة موجبة واحدة, شحنة سالبة واحدة, ثنائي القطب (+/−), شحنتان موجبتان
• إظهار الشبكة
• إظهار متجهات المجال الكهربائي
• إظهار خريطة الجهد
• إظهار مجس المجال الكهربائي
• إظهار الفولتميتر
• إظهار شريط القياس

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يكون متجه المجال الكهربائي عموديًا دائمًا على خط تساوي الجهد المار بالنقطة نفسها؟
2. كيف يتغير مقدار المجال الكهربائي عندما تضاعف المسافة بين المجس وشحنة نقطية واحدة؟
3. في ثنائي القطب، أين يكون الجهد الكهربائي صفرًا، وهل يكون المجال الكهربائي هناك صفرًا أيضًا؟