میدان الکتریکی (electrical field) ساختار و عملکرد ها (مبانی برق)
پژوهشگر و نویسنده: ( افشین رشید )
نکته :میدان الکتریکی یک میدان نیرو است که در اطراف یک ذره باردار قرار دارد. اگر میزان بار زیاد باشد ، ممکن است نیرو عظیمی در اطراف منطقه ایجاد کند.
میدان الکتریکی توسط خطوط نیرویی خیالی نشان داده شده است. برای بار مثبت ، خط نیرو از شارژ خارج می شود و برای بار منفی ، خط نیرو به سمت شارژ حرکت می کند. میدان الکتریکی با نمادی E. نشان داده شده است. واحد SI میدان الکتریکی نیوتن در هر کولبر است که برابر با ولت در هر متر است.میدان الکتریکی کمیتی برداری است، یعنی علاوه بر مقدار، جهت نیز دارد؛ زیرا میدان الکتریکی به صورت نسبت نیرو بر بار تعریف شده و چون نیرو برداری است، میدان الکتریکی نیز برداری خواهد بود.میدان الکتریکی داخل یک رسانا همواره برابر صفر است. وقتی یک رسانا در میدان الکتریکی خارجی قرار گیرد، بر بارهای آزاد آن نیرو وارد می‌شود. این نیرو باعث به حرکت درآمدن موقت بار ها می شود؛ به طوری که بار های منفی (الکترون های آزاد) در خلاف جهت میدان و بارهای مثبت در جهت میدان حرکت کرده، به سطح رسانا می رسند. در حالت تعادل، تراکم بارهای منفی و مثبت در دو سمت مخالف در رسانا باعث ایجاد یک میدان الکتریکی داخل رسانا می‌شود که جهتش، عکس میدان الکتریکی خارجی است. بنابراین، برآیند این دو میدان در داخل رسانا، صفر می‌شود.در بیشتر موارد میدان الکتریکی از نظر اندازه و جهت از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر می‌کند. اگر اندازه و جهت میدان در منطقه‌ای ثابت باشد، در این صورت میدان الکتریکی را یکنواخت یا ثابت می‌گویند.
برای تعریف اندازۀ (شدت) میدان الکتریکی در یک نقطه (که توصیفی از اندازه نیرو الکتریکی را به دست می دهد)، یک بار الکتریکی مثبت به اندازه واحد در آن نقطه قرار داده، سپس مقدار نیروی الکتریکی وارد بر این واحد بار را به عنوان شدت میدان الکتریکی تعریف می کنند. بار مثبت را نیز به عنوان بار آزمون تعریف می‌کنند. به بیان دقیق تر می‌توان شدت میدان الکتریکی را به صورت حد نسبت نیروی الکتریکی وارد بر یک بار آزمون بر اندازه بار آزمون، زمانی که مقدار بار آزمون به سمت صفر میل می کند، تعریف کرد.
نویسنده: دکتر (افشین رشید )