headline
Error processing SSI file




השדה החשמלי


קיומו של השדה החשמלי


בדומה לכוח-המשיכה של כדוה"א המשפיע על גופים רחוקים ממנו (כמו הירח), ובדומה לכוח-המגנטי עליו נלמד בהמשך, כך גם הכוח-החשמלי פועל ומשפיע לרחוק. נתקלנו כבר בדוגמה לכך כשדנו בהשראה אלקטרוסטאטית שיוצר גוף הטעון חשמלית על גוף ניטראלי זאת מבלי שיהיה ביניהם מגע פיזי כלשהו.

לפני שנציג את המושג החדש של השדה החשמלי נדון קודם במושג דומה לו שידוע ומוכר לנו כבר מחיי היומיום – שדה הכבידה של כדוה"א.

מסת כדוה"א יוצרת סביבה אזור בו פועל כוח-המשיכה של כדוה"א – כוח הנחלש ככל שמתרחקים ממרכזו עד שהוא דועך לאפס בהגיענו לחלל החיצון. סביבה זו הנמצאת סביב לכדוה"א ובה מורגש כוח-המשיכה שלו (הקרוי גם כוח-הכבידה) נקראת שדה הכבידה של כדוה"א.

שדה הכבידה של כדוה"א


הערה: מטעמי נוחות מתואר באיור שלעיל שדה הכבידה של כדוה"א במישור דו-מימדי בלבד, אך הוא כמובן מקיף את כל כדוה"א במעטפת כדורית תלת-ממדית.

שדה הכבידה של כדוה"א לא נראה לעין ולא ניתן להבחין בו ישירות. כדי להבחין באופן מוחשי בכוח-הכבידה של כדוה"א נדרשת הימצאותו של גוף נוסף. כוח-המשיכה של כדוה"א יפעל על הגוף ואנחנו נוכל להבחין בהשפעת כוח-המשיכה הפועל ביניהם – למשל, נפילתו של הגוף אל עבר פני הקרקע.

כיוון כוח הכבידה שיוצר כדוה"א על עצמים סביבו


נציין שגם הגוף הנופל יוצר סביבו שדה כבידה. כל גוף בעל מסה יוצר סביבו שדה כבידה. עוצמת שדה הכבידה תלויה בכמות המסה (החומר) של הגוף. לכן, ניתן להזניח את שדה הכבידה הנוצר סביב גופים קטנים הנמצאים בקרבת גוף בעל מסה גדולה מאוד יחסית אליהם.

באופן דומה מאוד לשדה הכבידה הקיים סביב גופים בעלי מסה כך קיים שדה חשמלי סביב גופים בעלי מטען חשמלי. ככל שהמטען החשמלי גדול יותר, כך השדה החשמלי הנוצר יהיה בעל עוצמה גדולה יותר.

השדה החשמלי גם הוא בלתי נראה לעין באופן ישיר וכדי להבחין בו נדרשת הימצאותו של גוף אחר.

כדי לבחון את קיומו של השדה החשמלי נציב מטען חשמלי חיובי קטן ככל הניתן, שנסמנו באות q, בתוך השדה החשמלי שאותו יוצר המטען החשמלי הגדול Q. מטען חשמלי קטן זה ישמש כאבן בוחן לגילוי השדה החשמלי, כוחו וכיוון פעולתו. מטען חשמלי קטן זה מכונה בשם "מטען בוחן". האיור הבא ממחיש את הכוח החשמלי הפועל על מטעני בוחן שונים הנמצאים במרחקים שונים ממנו.

כיוון הכוח החשמלי שיוצר מטען Q חיובי על מטען בוחן


הערה: על המטען הבוחן להיות קטן ככל האפשר, כי אחרת תהיה לו השפעה בעצמו על השדה החשמלי הנוצר - הרי כל מטען חשמלי יוצר סביבו שדה חשמלי.

נשים-לב שמאחר שנקבע (באופן שרירותי) שמטען הבוחן הוא חיובי אז הרי שמתקבל שכיוון הכוח החשמלי שמפעיל עליו מטען חשמלי חיובי +Q יהיה תמיד כוח דחייה, כי שני המטענים במקרה זה הם שווי-סימן. מנגד, כיוון הכוח החשמלי שיפעיל על מטען הבוחן מטען חשמלי שלילי -Q יהיה תמיד כוח משיכה, כי במקרה זה המטענים הם שוני סימן.

כיוון הכוח החשמלי שיוצר מטען Q שלילי על מטען בוחן


הכוח החשמלי ששרטטנו הוא למעשה תוצאת הפעולה על מטען הבוחן הנובעת מקיומו של השדה החשמלי שנוצר סביב המטען החשמלי.

במקום להציג את תוצאת הפעולה של המטען החשמלי בנקודות אקראיות במרחב סביבו נרצה לבנות תרשים המתאר ומציג את השפעתו בכל המרחב. לשם כך קיים המושג השדה החשמלי.

במושג החדש של השדה החשמלי נדון בהרחבה בחלק זה.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | השדה החשמלי : קיומו של השדה החשמלי | עוצמתו של השדה החשמלי | קווי השדה החשמלי | חיבור שדות חשמליים | שטף חשמלי | חוק גאוס | שימושי חוק גאוס | סיכום ]