ما هي تطبيقات المجالات الكهربائية في حياتنا؟

تتعدد تطبيقات المجالات الكهربائية في كافة القطاعات، وفي عالم الصناعة تحديدًا، إذ تدخل بنصيب أساسي في الأنشطة الصناعية المختلفة، والمجال الكهربي هو مصطلح يشير إلى المساحة التي تحيط بالشحنة الكهربائية التي تحتوي على نشاط من القدرة الكهربائية أو ما يعرف بالضغط، وتسمى أيضًا المجال الكهروستاتيكي، وفي حالة كانت الشحنة ذات حجم كبير فإن الضغط يزداد حول المجال.

تعريف المجالات الكهربائية

هي الحقل الكهربائي أو المجال الكهربي، ويمكن تعريفها فيزيائيًا بأنها الحيز الذي يحيط بالشحنة الكهربائية والذي يتمتع بسمات تجعله حقل كهربي، وهو ذو تأثير شديد على الأجسام ذات الشحن، وتعرفه الفيزياء بأنه التأثير الصادر عن الشحنة الكهربائية ذات ضخ الجهد على الأجسام المشحونة في المجال. 

السمات البارزة لجميع المجالات الكهربائية 

• تعتبر خطوطها وهمية، تم الإجماع على أنها تبدأ من الشحنة الموجبة ونهايتها الشحنة السالبة. 
• كثافتها ذات تناسب طردي مع نسبة الشحنة.
• يوجد تناسب طردي بين شدة المجال وعدد خطوطه الوهمية.
• يشير اتجاه المماس لأيًا من الخطوط عند نقطة معينة إلى الاتجاه الذي يأخذه المجال في هذه النقطة.
• لا يوجد تقاطع بين الخطوط الوهمية للمجال الكهربائي. 
• تعبر كثافة الخطوط عن نسبة قوة المجال في نقطة معينة لأنها تتناسب معها طرديًا. 

تطبيقات المجالات الكهربائية 

تطبيقات المجالات الكهربائية في الطب

استفاد الطب الحديث من المجالات الكهربائية عبر استخدامها في عدد من التطبيقات العلاجية مثل: 

العلاج بالتيار الكهربائي المتناوب

هو علاج مضاد للسرطان، يُستعمل فيه المجال الكهرومغناطيسي في ردع الخلايا السرطانية عبر منعها من النمو والانقسام، كما تعمل على إبطاء عملية نمو الأورام بأنوعها في الدماغ، وقد اختُرعت أجهزة مخصصة لهذا النوع من العلاج، والتي حصلت على تصديق من من مراكز علاج الأورام في الولايات المتحدة وأوروبا، منها جهاز EGTTF، لكن لم تثبت جدارتها بقوة حتى اليوم، خاصةً أنها قد تتلف خلايا غير مسرطنة، وهذا أحد أعراضها الجانبية. 

تنشيط العضلات للنمو

يمكن استخدام المجالات الكهربائية كمسكنات للألم، فهي تحفز الأنسجة بغرض استشفائها، وذلك من خلال عمل مجال كهربي على الجلد ينشط الأيونات المسؤولة عن الاستشفاء، وذلك بدفعها إلى الجلد أو من خلاله، ولهذه العملية نتائجها على الحالة الخلوية، فهي تثير الأعصاب وتتسبب في تغير في نفاذية غشاء الخلايا. 

علاج الجروح

في بعض الحالات تستخدم المجالات الكهربائية في العزيز من كفاءة التئام الجروح، وذلك بإدخال نوع التيار المتناوب (النبضي) بتردد منخفض، وهذا يُطبق بغرض تنشيط نشاط عصبي معين أو إبطال نشاطه حسب الحالة، ولقد أثبت هذا التطبيق أنه أفضل من الطرق التقليدية في علاج الجروح. 

المجالات الكهربائية في تنشيط الجهاز العصبي 

تستوجب بعض الحالات ضرورة عمل تنشيط عميق للمخ، وذلك بوضع الأقطاب الكهربية ضمن عمليات جراحية معقدة في مواضع بعينها، وذلك لإبطال إشارات مرض باركنسون وعلاج الصرع. 

تطبيقات المجالات الكهربائية في الصناعة 

نزع المياه بالكهرباء

تكنولوجيا استحدثها العلم بغرض فصل المواد السائلة عن الصلبة، وذلك عبر تحفيزها بحركات الكهرباء الذاتية، وهي عملية تتطلب تدق أقل من الطاقة، ولقد استفادت منها هندسة البناء والتشييد، وميكانيكا التربة، وقوالب صناعية أخرى. 

حساسات المجالات الكهربائية 

هي عبارة عن أجهزة تستشعر منسوب واتجاه المجال الكهربائي، بغرض قياس مدى تراكم الشحنات الزائدة التي ترمي بأضرار مستقبلية مثل تعطل الأجهزة الإلكترونية، وهذا التطبيق يؤمن استمرارية عملها ويطيل من عمرها الافتراضي، وكذا الحال مع الدارات الكهربية وأشباه الموصلات. 

تطبيقات المجالات الكهربائية في الطاقة والهندسة 

تعزيز وظائف فيزيائية وكيميائية مختلفة 

منها الحالة الديناميكية الهوائية، والتوصيل الحراري، والكتلة، والتفاعل الكيماوي بأنماطه المتعددة. 

النظافة 

اهتم الإنسان الحديث باستخدام المجالات الكهربائية في تنقية المياه والنفايات لتصبح قابلة للاستعمال في أغراض مختلفة، إلى جانب تنظيف الأماكن. 

ترفع من الجودة وتحافظ على البيئة 

لقد أثبتت المجالات الكهربائية أنها صديقة للبيئة حين طبق العلم الحديث استخدامها في تقليص منسوب غاز ثاني أكسيد الكربون، وتقليل الاعتماد على ناقلات الطاقة وما ينتج عنها من عناصر ملوثة ومضرة للإنسان والبيئة، وذلك من خلال رفع الأداء. 

تطبيقات المجالات الكهربائية في الصناعة

ضبط التبلور

يدخل تأثير المجال الكهربي على التبلور ساحة البحث، فهو يُعتمد عليه في تحفيز التبلور وضبط نسبة البلورية ذات الأنماط المتعددة، إلى جانب كفاءة البلورات البروتيني، كما أنها تنزع العناصر عن المعلقات في مخاليط التكوينات المتعددة، فضلًا عن أنها تعدل من الوظائف الكيميائية بين المواد السائلة والكيميائية، مما يجعلها تتحكم في فرق الجهد بينهما بتطبيق المجالات الكهربائية على المحاليل أو الكتل البلورية، ولا تزال الأبحاث في هذا المجال نشطة. 

تطبيق المجالات الكهربائية في الفضاء

لقد حازت القوى الكهربائية والمغناطيسية على اهتمام كبير في سنة 1820 بعد أن أدرك العلماء مفاهيم جديدة حول الانفصال بين القوى المغناطيسية والكهربائية، إذ لاحظ العالم كريستيان أورستييد إمكانية توليد مجال مغناطيسي من سلك دائرة كهربية سواء تم فتحها أو غلقها، وكان هذا الاكتشاف من قبيل الصدفة، وهناك نوعان لهذه المجالات، وهي المجالات الصناعية التي تكون حقول كهرباء ومغناطيس التي ينشئها الإنسان بمحض إرادته، ومنها تنتج الأشعة السينية وموجات الراديو، وهي تتسبب في انتشار الأشعة في الفضاء، والمجالات الكهربائية والمغناطيسية الطبيعية التي تنتشر في الفضاء بلا أدنى تدخل من الإنسان، والحال أن هذه الموجات تتدفق في كل حيز من البيئة، على أن العين المجردة ليس بوسعها أن تراها، ومنها التي تنشأ عن تراكم الشحنات في الغلاف الجوي بعد الرعد، إضافةً إلى مجال كوكب الأرض المغناطيسي، ومجالات أخرى. 

تطبيقات أخرى للمجالات الكهربائية

• تُستخدم في صناعة رادارات رصد الطائرات والصواريخ، كما تُستخدم في توجيه الصواريخ إلى المواقع المُستهدفة 
• صناعة المصابيح للإنارة
• مجالات الاتصال، فهي الأساسية لنقل الإنترنت والبث الإذاعي والتليفزيوني والمكالمات الخلوية
• تدخل في مجال ضخ الطاقة، فهي تُستخدم في صناعة مولدات الاحتراق الداخلي، ومولدات البخار

الأسئلة الشائعة عن المجالات الكهربائية 

على ماذا يعتمد المجال الكهربي؟ 

ينشأ الحقل الكهربي من شدة شحنة المصدر لا شحنة الاختبار، إذ يُعتبر القدرة لكل وحدة شحنة موجبة، أما شحنة الاختبار فهي تلي ذلك وتشوش على المجال الكهربائي. 

ماذا يرمز للمجال الكهربائي؟ 

الرمز E ويعني الشدة محسوبة بالفولت/متر.

ما هو الفرق بين المجال الكهربائي المنتظم والغير منتظم؟ 

المجال المنتظم هو ذلك الذي لا يتضمن اختلافًا في شدته عند تغير موقعه، فهو موحد، أما إذا تغيرت شدته بين كل نقطة والأخرى فهو غير منتظم الشدة.