قانون المجال الكهربائي، أو بشكل أدق،

قانون كولوم

هو الأساس لفهم المجال الكهربائي. يصف القانون القوة الكهربائية بين شحنتين نقطيتين. يُعبر عنه رياضياً كالتالي :

F = k * |q1 * q2| / r²

حيث:

*

F:

هي القوة الكهربائية (بالنيوتن).
* k:

هو ثابت كولوم (تقريباً 8.98755 × 10⁹ N⋅m²/C²). يعتمد هذا الثابت على الوسط الذي توجد فيه الشحنات. في الفراغ، تكون قيمته كما هو موضح.
*

q1

و

q2:

هما مقدار الشحنتين (بالكولوم).
*

r:

هي المسافة بين مركزي الشحنتين (بالمتر).
*

| |:

تدل على القيمة المطلقة، حيث أن القوة دائماً موجبة.

اتجاه القوة:

تكون القوة تجاذبية (جاذبة) إذا كانت الشحنتان مختلفتان في الإشارة (واحدة موجبة والأخرى سالبة). وتكون القوة تنافرية (دافعة) إذا كانت الشحنتان متشابهتان في الإشارة (كلاهما موجبتان أو كلاهما سالبتان). اتجاه القوة يكون على طول الخط الواصل بين مركزي الشحنتين.

المجال الكهربائي (E):

يُعرّف المجال الكهربائي بأنه القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة اختبار موجبة ذات وحدة مقدارها كولوم واحد، موضوعة في نقطة ما. يمكن التعبير عنه باستخدام قانون كولوم كالتالي:

E = F / q

حيث:

*

E:

هو المجال الكهربائي (بالنيوتن/كولوم أو فولت/متر).
*

F:

هي القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الاختبار.
*

q:

هي مقدار شحنة الاختبار.

إذا كانت لدينا شحنة نقطية q، فإن المجال الكهربائي الناتج عنها عند نقطة تبعد عنها مسافة r يُعطى بالعلاقة:

E = k * |q| / r²

يُشير اتجاه المجال الكهربائي إلى اتجاه القوة التي تؤثر على شحنة اختبار موجبة موضوعة في تلك النقطة. يتجه المجال الكهربائي بعيداً عن الشحنات الموجبة وباتجاه الشحنات السالبة.


هذا التفسير يشمل قانون كولوم بصورة مُفصلة وكيفية استنتاج مفهوم المجال الكهربائي منه. يُعتبر هذا القانون أساسياً لفهم الظواهر الكهربائية المختلفة.