ኤሌክትሪክ መስክ

ከፖዘቲቭ ቻርጅ የሚመነጭ የኤሌክትሪክ መስክ

ከነጌቲቭ ቻርጅ የሚመነጭ መስክ

ሁለት ፖዚቲቭ ኤሌክትሪክ ቻርጆችን (ቀይ) ከበው የሚገኙት የኤሌክትሪክ መስኮች። መሃላቸው በርሃ መሆኑ እኩል ግን ተቃራኒ መስኮች ስለተጣፉ ነው

የፖዚቲቭ ኤሌክትሪም ቻርጅን (ቀይ) እና የነጌቲቭ ቻርጅን (አረንጓዴ) ከበው የሚገኙት የኤሌክትሪክ መስኮች

በሐምራዊ ቀለም የተሳሉት ጨረሮች የእያንዳንዱን ቻርጅ መስክ አስተዋጾ ሲወክሉ፣ በቀይ የተሳለው ትልቁ ጨረር የኒህን ነጠላ መስኮች ጨረር ድምር ውጤት ያሳያል።; ${\displaystyle {\vec {E}}={\vec {E}}_{1}+{\vec {E}}_{2}+{\vec {E}}_{3}}$ በነጥቡ ላይ ያለው መስክ ${\displaystyle {\vec {E}}}$ ነው እንላለን።

የኤሌክትሪክ መስክ በኤሌክትሪክ ቻርጅ ዙሪያ ወይንም ከጊዜ አንጻር በሚለዋወጥ የመግነጢስ መስክ ዙሪያ የሚገኝ የጉልበት መስክ ነው። q1, q2, q3, ... የተሰኙ ቻርጆችን ያቀፈ የቻርጅ ስርዓት ቢሰጥና እና እያንዳንዳቸው ቻርጆች እርስ በርሳቸው የሚያሳርፉትን ጫና ሳይሆን ከውጭ በሚመጣ እንግዳ ቻርጅላይ የሚያሳርፉትን ጫና ለማስላት የሚጠቅም አይነተኛ መንገድ ነው። ይህንም የሚያረገው በእያንዳንዱ የከባቢው ኅዋ ነጥብ ላይ ከየሙላቱ የሚመነጩ ጉልበቶችን በቬክተር ስርዓት በንብብር በመደመርና የቬክተር መስክ በመፍጠርና፣ ያ ቬክተር መስክ በመጭው ቻርጅ ላይ የሚያሳርፈውን ጉልበት በማስላት ነው።

መለኪያውም ኒውተን በኩሎምብ (N C⁻¹) ነው። አልፎ አልፎም በ ቮልት ለሜትር (V m⁻¹) ሲለካ ይታያል። በእያንዳንዷ ነጥብ ላይ ያለው የ መስኩ ጥንካሬ የሚፈተሸው 1ኩሎምብ ፖዚቲቭ የሆነ መፈተሻ ቻርጅ በዚያ ነጥብ ላይ ቢቀመጥ መስኩ የሚያደርስበትን የጉልበት ጫና በማስላት ነው። የመስኩ አቅጣጫ በዚያ ቻርጅ ላይ የሚያርፈው ጉልበት አቅጣጫ ነው። የኤሌክትሪክ መስክ ለኤሌክትሪክ ቻርጅ፣ ልክ ግስበታዊ ፍጥንጥነት ለግዝፈት እንደሆነ ነው።

አንድ የኤሌክትሪክ መስክ ከጊዜ አንጻር የሚቀያየር ከሆነ፣ ለምሳሌ የኤሌክትሪክ ቻርጅእኑሶች በመስኩ ውስጥ ሲጓዙ፣ በአካባቢው የሚገኘውን የመግነጢስ መስክ ያውካል። በሌላ አነጋገር የኤሌክትሪክና የመግነጢስ መስኮች ግንኙነት የሌላቸው ነገሮች አይደሉም። አንድ ሰው የኤሌክትሪክ መስክ ነው የሚለውን ሌላ ሰው የኤሌክትሪካና መግነጢስ መስክ ነው ብሎ ሊደመደም ይችላል።

ትርጉም

የኤሌክትሪክ መስክ ሲተረጎም በአንድ የኅዋ ነጥብ ላይ በሚገኝ የማይንቀሳቀስ መፈተኛ ፖዚቲቭ-የኤሌክትሪክ ቻርጅ ላይ ሊፈጠር የሚችል የጉልበት መጠን ነው ^[1]። በሒሳብ ቋንቋ ሲጻፍ፦

${\displaystyle \mathbf {E} (x,y,z)={\frac {\mathbf {F} }{q}}}$

F ማለት በመፈተኛ ሙላቱ ላይ ሊያርፍ የሚችል የኤሌክትሪክ ጉልበት

q የመፈተኛው ኤሌክትሪክ ቻርጅ

E በተወሰነ ነጥብ ላይ የሚገኝ የኤሌክትሪክ መስክ( ጨረር)

በነጠላ ቻርጅ የሚፈጠር መስክ ስሌት

በሌላ ጎን በኩሎምብ ህግ መሰረት በአንድ ጠጣር ቻርጅ ምክንያት ከሙላቱ የተወሰነ ርቀት ላይ የሚፈጠረው የኤሌክትሪክ መስክ ስብጥር እንዲህ ይሰላል፦

${\displaystyle \mathbf {E} (x,y,z)={1 \over 4\pi \varepsilon _{0}}{Q \over r^{2}}\mathbf {\hat {r}} \ }$

እዚህ ላይ፡

Q የኤሌክትሪክ መስኩ ፈጣሪ ቻርጅ ሲሆን

r ከሙላቱ Q እስከ መስክ መለኪያው ነጥብ ድረስ ያለ ርቀት

${\displaystyle \mathbf {\hat {r}} }$ ከQ ወደ መስክ መለኪያው ነጥብ የሚያመለክት አሀድ ጨረራ (ዩኒት ቬክተር) ነው።

ε₀ ደግሞ የኦና አስተላላፊነት ቁጥር መጠን ነው።

በተነጣጠሉ ጠጣር ምላቶች የሚፈጠር መስክ ስሌት

የኤሌክትሪክ መስኩን የሚፈጥሩ ከአንድ በላይ ቻርጆች ቢኖሩ፣${\displaystyle n_{q}}$፣ የዚህ የቻርጆች ስርዓት መስክ ውጤት የሚሰላው በ አነባበሮ መርህ (ሱፐርፖዚሽን ፕሪንሲፕል) ሲሆን ይሄውም የእያንዳንዱን ቻርጅ አስተዋጾ በየነጥቡ ላይ የጨረር ድምር ውጤቱን በማስላት ነው^[2]:

${\displaystyle \mathbf {E} (x,y,z)=\sum _{i=1}^{n_{q}}{\mathbf {E} _{i}}=\sum _{i=1}^{n_{Q}}{{1 \over 4\pi \varepsilon _{0}}{Q_{i} \over r_{i}^{2}}\mathbf {\hat {r}} _{i}}.}$

ከጓጎለ የቻርጅስብስብ የሚፈጠር መስክ ስሌት

ሙሌቶቹ ጠጣር ሳይሆኑ አንድ ላይ የጓጎሉ ከሆኑ መስካቸውን በካልኩልስ መደመሪያ (መጠረዝ) ያስፈልጋል።

${\displaystyle \mathbf {E} (x,y,z)=\int _{V}\,d\mathbf {E} =\int _{V}{\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\frac {dq}{r^{2}}}\mathbf {u} _{r}=\int _{V}{\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\frac {\rho (r)dV}{r^{2}}}{\vec {u}}_{r}}$ ρ = ቻርጅበይዘት ወይንም የቻርጅዴንሲቲ ነው

ጽንስ ሐሳቡ ለምን አስፈለገ

የኤሌክትሪክ መስክ ሃሳብ ከሞላ ጎደል ከኩሎምብ ህግ ጋር ተመሳሳይ ነው። ሆኖም በውስጡ ተጨማሪ ሃሳብን ያዝላል። ይሄውም የአነባበሮ መርህን ወይን የሱፐርፖዚሽን ፕሪንሲፕልን። ስለሆነም አንድ የተወሰነ ቦታ ላይ ልናስቀምጠው የምንፈልግን ቻርጅ ምን አይነት ጉልበት እንደሚያጋጥመው ለማወቅ እዚያ ቦታ ላይ ያለውን የኤሌክትሪክ መስክ ማወቅ ብቻ በቂ ነው።

በኤሌክትሪክ መስክ ጽንስ ሃሳብ መሰረት፣መስኩን ምን ፈጠረው፣ ስንት ቻርጆች ፈጠሩት ወዘተ... የሚለውን ማወቅ አላስፈላጊ ኣይደለም። ስለሆነም የኤሌክትሪክ መስክ በኅዋ ውስጥ ለሚገኙ ለያንዳንዳቸው ነጥቦች መንደርተኛ (ሎካል) ባህርይ ይሰጣቸዋል ይባላል። ከማዕከላዊ ስሌት ያላቅቃል።

ማጣቀሻ

1. Electric field in "Electricity and Magnetism", R Nave
2. 'The Electric Field' - Chapter 23 of Frank Wolfs's lectures ከ ሮቸስተር ዩኒቨርሲቲ