קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

(Electric fields)

כתוצאה מנוכחותם של מטענים חשמליים רוחשת הסביבה תכונה מיוחדת המאפשרת את פעולת הכוחות החשמליים. תכונה זו נקראת בשם שדה חשמלי.

כל מטען חשמלי יוצר בסביבתו שדה חשמלי, ועוצמת השדה החשמלי החזקה ביותר היא בקרבת המטען. עוצמת השדה החשמלי בנקודה מסוימת מוגדרת כאותו כוח הפועל על יחידת מטען המונח באותה הנקודה. וקטור עוצמת השדה החשמלי בנקודה מסוימת מסומן באותוכיוונו הוא ככיוון וקטור הכוח באותה הנקודה.

כדי לבדוק את עוצמת השדה החשמלי כתוצאה מהימצאותו של מטען כלשהו, יש להציב מטען בוחן שזה מטען בגודל יחידת מטען אחת, לפי מערכת היחידות שבה עובדים (מקובל להשתמש במטען בוחן הטעון במטען חיובי).

אם נציב בקרבת מטען חיובי מטען בוחן נגלה שבכל נקודה במרחב, מטען הבוחן ירגיש בשדה חשמלי, כזה שכיוונו הוא ככיוון הכוח שפועל עליו. ומאחר שמדובר בכוח דחייה, הווקטור של עוצמת השדה החשמלי יהיה כלפי חוץ ("בורח מן המטען").

אם נצייר את כל וקטורי השדה החשמלי במרחב, נקבל אוסף של חצים היוצאים מן המטען החשמלי (כמו שמש שכל קרניה בורחות ממנה). קווים אלה נקראים בשם 

קווי השדה החשמלי. השדה החשמלי בנקודה מסוימת מאופיין על ידי וקטור עוצמת השדה החשמלי באותה הנקודה. עוצמתו תחושב לפי הכוח ליחידת מטען הפועל באותה הנקודה וכיוונו ככיוון הכוח החשמלי שיפעל על אותו המטען.

באמצעות תיאור חזותי זה (שאינו קיים במציאות) אפשר גם ללמוד על עוצמת השדה החשמלי בכל נקודה. בקרבת המטען מרוכזים בצפיפות רבה כל קווי השדה, כי משם הם "מוקרנים". אך ככל שנתרחק מן המטען, תפחת הצפיפות בין הקווים. כלומר קווי שדה חשמלי צפופים מבטאים עוצמת שדה חשמלי חזק ולהפך.

כל מה שנאמר עד עתה, נכון לניסוי עם מטען חיובי יחיד. כשנבדוק את קווי השדה של מטען שלילי יחיד, נגלה שקווים אלה נכנסים לתוכו (כמו שמש שכל קרניה נכנסות לתוכה). הסיבה לכך היא, כמובן, מגמת כוח המשיכה על מטען הבוחן החיובי כתוצאה מהימצאות מטען יחיד שלילי.

•   הקודם                                                                                                                             
• המשך