לפני שנתחיל לצלול לתוך מושג השדה החשמלי, בצעו את השאלון הבאה
שדה חשמלי הוא תכונה של המרחב שבו כוח חשמלי פועל על מטען חשמלי. ניתן לזהות את קיומו של שדה חשמלי באמצעות מטען בוחן - מטען קטן שמניחים בנקודה מסוימת במרחב. אם מטען הבוחן מרגיש כוח, סימן שיש שדה חשמלי בנקודה זו
,מושג השדה חשמלי נוצר, כאשר הפיזיקאי מיכאל פרדיי. ניסה לתת הסבר אינטואיטיבי לעובדה שמטענים מפעילים זה על זה כוחות ללא מגע ביניהם. לטענתו, כל עצם בעל מטען חשמלי יוצר מסביבו שדה המשתרע עד לאינסוף. השדה החשמלי הוא אשר מפעיל את הכוח על מטענים אחרים, ולא המטענים עצמם. בחוק קולון מדובר על הפעלת כוח ישירה: מטען משפיע ישירות על מטען. כלומר השפעת הכוח החשמלי היא מיידית, כאשר המטענים לא זזים ולא משתנים, אין קושי בהסבר, אך כאשר יש שינוי בגודל המטען או במיקום המטען. מתברר שההשפעה על המטען השני אינה מתבצעת באופן מידי, כפי שהיינו מצפים מחוק קולון. לוקח זמן מסוים עד ששינוי במטען מסוים משפיע על מטען אחר. ואת זה אפשר להסביר רק בעזרת שדות, שימוש ברעיון השדה, מעביר את הכוח מהמטען אל השדה. הפעולה בין המטענים היא דרך השדה. מטען אחד מרגיש את השדה שיוצר מטען אחר. עוצמת השדה, וכיוונו תלוי רק בגוף שיצר את השדה . כמו כן, השדה לא מסוגל להשפיע על הגוף שיצר אותו – גוף לא יכול להפעיל כוח על עצמו. כאשר המטען שיצר את השדה משתנה, בגודלו או במיקומו, השינוי בשדה מתחיל להתקדם במרחב במהירות האור
.הסרטון הבא, נותן השראה רעיונית, מה אפשר לעשות עם שדה חשמלי
שדה חשמלי- מתאר תכונה פיזיקלית וקטורית של נקודה במרחב, הנותנת אינפורמציה לכוח החשמלי ליחידת מטען.
כל מטען חשמלי או גוף טעון יוצר סביבו שדה חשמלי, והשדה הזה משפיע על מטענים אחרים שנמצאים בסביבת המטען או הגוף הטעון.
נסמן את השדה החשמלי באות E יחידות המידה של השדה בשיטה המטרית הן ניוטון לקולון.
גודל השדה החשמלי בנקודה מסוימת מוגדר ככוח החשמלי הפועל ליחידת מטען מבחן חיובי קטן מאוד המונח באותה נקודה, כלומר:
E=F/q'
q' -מטען הבוחן, חלקיק חיובי קטן מאוד
כיוונו של השדה החשמלי הוא תמיד ככיוון הכוח החשמלי שיפעל על מטען חיובי
מצגת שדה חשמלי שיוצרת טבעת טעונה על ציר הסמטריה שלה - עקרון סופרפוזיציה
מקרה פרטי - שדה של תיל אין סופי-
מקרה פרטי - שדה של משטח אין סופי-
התבוננו במפה של וקטורי שדה שנמצאת בסימולציה https://www.geogebra.org/m/ebayzcmy
אמנם מפת וקטורי שדה, שבה בכל נקודה יש חץ המייצג את כיוון השדה החשמלי באותה נקודה ואורך החץ מייצג את עוצמת השדה, נותנת מידע מסוים על השדה החשמלי, אך יש לה חסרונות משמעותיים. היא מסורבלת, במיוחד כאשר יש מספר רב של מטענים. קשה לראות את התמונה הכללית של השדה החשמלי כאשר יש חצים רבים בכל מקום
חזון של גאון ללא השכלה פורמלית
מיכאל פאראדיי (1791–1867) נחשב לאחד מהמדענים המשפיעים ביותר בתולדות הפיזיקה, למרות שמעולם לא זכה להשכלה פורמלית מסודרת. בילדותו עבד כשוליה של כורך ספרים בלונדון, ובזכות סקרנותו הבלתי נדלית מצא עצמו קורא ספרים מדעיים תוך כדי עבודתו. יום אחד, בזמן שתיקן כרך של האנציקלופדיה בריטניקה, נחשף לראשונה לתחום החשמל – ומכאן החלה דרכו המדעית המופלאה
פאראדיי לא היה מתמטיקאי, אך היה בעל דמיון יוצא דופן. בעוד שמדענים בני זמנו ניסו להסביר תופעות חשמליות באמצעות נוסחאות מורכבות, פאראדיי פיתח דרך אינטואיטיבית יותר להבנתן. במקום לחשוב על הכוח החשמלי כמשהו בלתי נראה שפועל מרחוק, הוא דמיין "קווים" המתפרשים במרחב סביב מטענים חשמליים, בדומה לקווי שדה מגנטיים סביב מגנט. קווים אלו, אותם כינה קווי שדה חשמלי, המחישו כיצד הכוח פועל על מטענים שונים במרחב
באמצעות קווי השדה החשמלי, ניתן לדמיין באופן ויזואלי כיצד מטען חשמלי מפעיל כוחות על מטענים אחרים סביבו, גם אם אין ביניהם מגע ישיר. רעיון זה שינה את תפיסת העולם המדעית והניח את היסודות לתיאוריות מודרניות בשדות חשמליים ומגנטיים. רק מאוחר יותר, ג’יימס קלרק מקסוול ניסח מתמטית את הרעיונות של פאראדיי במשוואות מדויקות, אך הבסיס הרעיוני נותר פרי דמיונו של מדען שהעז לראות את הבלתי נראה
קו שדה חשמלי הוא קו דמיוני במרחב, אשר מתאר את כיוון ועוצמת השדה החשמלי. הקו מצויר כך שבכל נקודה עליו הכיוון שלו תואם לכיוון הכוח שהיה פועל על מטען חשמלי חיובי אילו היה מונח שם
תכונות קווי השדה החשמלי
וקטור השדה החשמלי משיק לקו השדה בכל נקודה-
קווי השדה מצטיירים כך שהם יוצאים ממטענים חיוביים ונכנסים למטענים שליליים-
צפיפות קווי השדה מעידה על עוצמת השדה – ככל שקווים קרובים יותר, השדה חזק יותר-
קווי שדה אינם נחתכים לעולם-
הערות חשובות
עוצמתו של השדה החשמלי יכולה להשתנות לאורך קו השדה החשמלי**
קווי השדה הם לאו דווקא המסלולים שלאורכם ינועו חלקיקים טעונים**
בין שני קווי שדה ניתן לשרטט עוד אינסוף קווי שדה. כלומר, בנקודה בה לא**
משורטט קו שדה, אין הכוונה שאין שם שדה, אלא שפשוט הקו לא משורטט. בחירת
מספר הקווים המשורטטים אינה חשובה, חשובה צפיפותם היחסית בלבד
קובץ תקציר בנושא קווי שדה, קובץ של קובי שוורצבורד ויוסי ליטני
באתר אנימציה הבא ניתן ליצור מפת קווי שדה
?אז מה אתם חושבים על קווי השדה
??האם הם סתם כלים איכותיים בלבד או ניתן להסיק מהם משהו הרבה יותר מעניין
.גאוס לקח את הרעיון של קווי השדה צעד אחד קדימה
מתעניינים? עברו לדף הבא - שטף חשמלי וחוק גאוס