שדה כבידה לעומת שדה חשמלי
שדה חשמלי ושדה כבידה הם שני מושגים הקשורים למודל השדה. שני השדות הללו הם מודלים המשמשים להסבר ההתנהגות של מטענים, מגנטים ומסות. מודלים שדה אלו חשובים מאוד בתחומים כמו הנדסת חשמל, הנדסת אלקטרוניקה, פיזיקה, אסטרופיזיקה, קוסמולוגיה, כימיה ועוד. הבנה נכונה של מושגים אלה יכולה להיות מועילה מאוד לכל חוקר בפיזיקה ותחומים קשורים.
שדה חשמלי
שדה חשמלי ומטען חשמלי הם כמו בעיית "תרנגולת וביצה".אחד נדרש לתאר את השני. אומרים ששדה חשמלי נוצר על ידי כל המטענים החשמליים בין אם הם נעים או נייחים. ניתן להפיק שדה חשמלי גם באמצעות שדות מגנטיים משתנים בכל זמן. ישנם מספר גורמים חשובים של שדות חשמליים. אלה הם עוצמת השדה החשמלי, פוטנציאל השדה החשמלי וצפיפות השטף החשמלי. עוצמת השדה החשמלי מוגדרת ככוח על מטען יחידה מהשדה החשמלי. זה ניתן על ידי הנוסחה E=Q/4πεr2, כאשר Q הוא המטען, ε הוא הפריטטיביות החשמלית של המדיום ו-r הוא המרחק של הנקודה מנקודת המטען Q. הפוטנציאל החשמלי מוגדר ככמות העבודה על מטען יחידה הנדרשת כדי להביא את מטען היחידה מאינסוף לנקודה הנתונה. המשוואה לחישוב זה היא V=Q/4πεr כאשר לכל הסמלים יש את המשמעויות הקודמות. היבט חשוב נוסף של השדה החשמלי הוא צפיפות השטף החשמלי. צפיפות השטף החשמלי היא מדידה של מספר קווי השדה החשמלי העוברים בניצב למשטח נתון של יחידת שטח.חוק גאוס וחוק אמפר חשובים מאוד בעת לימוד השדות החשמליים האלה.
שדה הכבידה
שדה הכבידה מיוצר על ידי כל מסה בחלל. ישנם מושגים חשובים מאוד בשדות כבידה כמו עוצמת שדה כבידה ופוטנציאל כבידה. עוצמת שדה הכבידה מכונה גם תאוצת הכבידה. ניתן להגדיר זאת ככוח על יחידת מסה במסה הנתונה. הוא מחושב באמצעות הנוסחה g=GM/r2, כאשר G הוא קבוע הכבידה האוניברסלי ו-r הוא המרחק. ניתן להגדיר את פוטנציאל הכבידה ככמות העבודה שנדרש לעשות על יחידת מסה על מנת להביא אותה מאינסוף לנקודה הנתונה.
מה ההבדל בין שדה חשמלי לשדה כבידה?
– שדות כבידה יכולים להתרחש רק בגלל מסה, אבל שדות חשמליים יכולים להתרחש עקב מטענים ושדות מגנטיים משתנים בזמן.
– מאפיינים כגון עוצמת שדה חשמלי או פוטנציאל שדה חשמלי יכולים להיות שליליים או חיוביים מכיוון שלמטענים חשמליים יש ערכים חיוביים ושליליים כאחד. אין מסה שלילית, לכן עוצמת שדה הכבידה יכולה להיות רק חיובית, בעוד שפוטנציאל שדה הכבידה יכול להיות רק בעל ערכים שליליים.
– ניתן להגדיר קווי שדה חשמליים מכיוון שלקווי שדה יש התחלה וסיום בקטבים מנוגדים. מכיוון שקטבי כבידה אינם קיימים, לא ניתן להגדיר קווי שדה כבידה.
