የኤሌክትሪክ አቅም

መረዳት

የኤሌክትሪክ አቅም የሚገለጸው በኤሌክትሪክ ኃይል አሃድ ውስጥ እምቅ ኃይል ነው። በ a ነጥብ ላይ፣ ቻርጅ q የ EP _a እምቅ ኃይል እንዳለው እናስብ ፣ በ a ነጥብ ላይ ያለው እምቅ ኃይል እንደሚከተለው ተዘጋጅቷል

መግለጫ፡ V = የኤሌክትሪክ አቅም፣ EP = የኤሌክትሪክ አቅም ኃይል፣ q = የኤሌክትሪክ ኃይል።

V በነጥብ ሀ ላይ ብቻ ሳይሆን በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ባሉ ሁሉም ነጥቦችም ይገኛል ። ነጥብ ሀ እንደ ምሳሌ ጥቅም ላይ ይውላል። በኋላ ላይ እንደሚብራራው፣ ዋጋው በክፍያ q ላይ የተመሰረተ አይደለም።

EP እና የኤሌክትሪክ ቻርጅ የስኬላር መጠኖች ናቸው፣ ስለዚህ V እንዲሁ የስኬላር ብዛት ነው። የEP ዓለም አቀፍ የስርዓት አሃድ ጁል ሲሆን የኤሌክትሪክ ቻርጅ ዓለም አቀፍ የስርዓት አሃድ ኩምብ ነው፣ ስለዚህ የV ዓለም አቀፍ የስርዓት አሃድ ጁል ፐር ኩሎምብ (J/C) ነው። የJ/C ሌላኛው ስም ቮልት ሲሆን የተገኘው ከጣሊያናዊው ሳይንቲስት እና የኤሌክትሪክ ባትሪ ፈጣሪው አሌሳንድሮ ቮልታ (1745-1827) ስም ነው።

የኤሌክትሪክ አቅም ልዩነት

በአንድ ነጥብ ላይ V፣ ለምሳሌ በነጥብ a ላይ V፣ ማለትም V _a ፣ ሊታወቅ አይችልም ምክንያቱም ትርጉም ያለው ነገር በእምቅ አቅም ላይ ያለው ለውጥ ነው። የእምቅ ለውጥ እሴት በስሌት ወይም በመለኪያ ሊታወቅ ይችላል። ቻርጅ q ከአንድ ነጥብ ወደ ሌላ ሲንቀሳቀስ V ይለወጣል። ቻርጅ q ከነጥብ a ወደ ነጥብ b ሲንቀሳቀስ እንበል፣ የእምቅ አቅም ለውጥ የሚከተለው ይሆናል

V _ab በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ባሉ ሁለት ነጥቦች መካከል ያለው እምቅ ልዩነት ነው፣ ለምሳሌ ነጥቦች a እና b። በነጥቦች a እና b (V _ab ) መካከል ያለው እምቅ ልዩነት የኤሌክትሪክ ኃይል በኤሌክትሪክ ኃይል ላይ ከነጥብ a ወደ ነጥብ b፣ በአንድ አሃድ ክፍያ (W _{ab /q) ሲንቀሳቀስ ከሚሰራው} ስራ ጋር እኩል ነው። የኤሌክትሪክ ኃይል በቻርጅ q ላይ ከነጥብ a ወደ ነጥብ b (W _ab ) ሲንቀሳቀስ የሚሰራው ስራ ከቻርጅ q (ΔEP) እምቅ ኃይል ለውጥ ጋር እኩል መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል ። ስለዚህ፣ ከላይ ባለው እኩልታ ΔEP በ W _ab ሊተካ ይችላል ።

አንድ ነገር ከመሬት በላይ በተወሰነ ከፍታ ላይ ሲሆን የስበት ኃይል አለው፣ የመሬት ወለል እንደ ማጣቀሻ ነጥብ ሆኖ ያገለግላል። በዚህ ሁኔታ፣ የመሬት ወለል ቁመት እና በመሬት ወለል ላይ ያለው የስበት ኃይል ወደ ዜሮ ይቀናበራሉ። ልክ እንደ የስበት ኃይል እምቅ ኃይል፣ አንድ ነጥብ የተወሰነ እምቅ ኃይል እንዳለው ስንገልጽ፣ ሌላ ነጥብ እንደ ማጣቀሻ ነጥብ መጠቀም አለበት፣ እምቅ ልዩነት ብቻ ሊሰላ እንደሚችል ከግምት ውስጥ በማስገባት። ብዙውን ጊዜ፣ ከመሬት ጋር የተገናኘ መሬት ወይም የኤሌክትሪክ መሪ እንደ ማጣቀሻ ነጥብ ይመረጣል፣ በመራመጃው ላይ ያለው እምቅ ኃይል ወይም በመሬት ውስጥ ያለው እምቅ ኃይል ወደ ዜሮ ይቀናበራል። ስለዚህ፣ አንድ ነጥብ የ12 ቮልት V ካለው፣ በዚያ ነጥብ እና በመሬት መካከል ያለው እምቅ ልዩነት 12 ቮልት ነው። በ6 ቮልት ባትሪ ውስጥ፣ በአዎንታዊ ተርሚናል እና በአሉታዊ ተርሚናል መካከል ያለው እምቅ ልዩነት 6 ቮልት ነው። የእምቅ ልዩነት አሃድ ቮልት ስለሆነ፣ በሁለት ነጥቦች መካከል ያለው እምቅ ልዩነት ብዙውን ጊዜ የኤሌክትሪክ ቮልቴጅ ተብሎ ይጠራል።

ከላይ ያለው የልዩነት እኩልታ እንደገና እንደሚከተለው ሊጻፍ ይችላል፡

ቻርጅ q ሊፈጠር በሚችል ልዩነት ውስጥ ካለፈ V_ab ከዚያም እምቅ ኃይል በ ΔEP ይለወጣል። ለምሳሌ፣ የ2 ኮውሎምብስ ቻርጅ በ12 ቮልት እምቅ ልዩነት ውስጥ ካለፈ፣ እምቅ ኃይል በ (2 C)(12 V) = 24 ጁልስ ይቀየራል። በተመሳሳይ፣ የ4 ኮውሎምብስ ቻርጅ በ24 ቮልት እምቅ ልዩነት ውስጥ ካለፈ፣ እምቅ ኃይል በ (4 C)(24 V) = 96 ጁልስ ይቀየራል።

ስለዚህ በእምቅ ኃይል (ΔEP) ላይ ያለው ለውጥ ከቻርጅ (q) እና ከኤሌክትሪክ ቮልቴጅ (Vab ₎ ጋር ተመጣጣኝ ነው ። የኤሌክትሪክ ክፍያ እና/ወይም የኤሌክትሪክ ቮልቴጅ በጨመረ ቁጥር በእምቅ ኃይል ላይ ያለው ለውጥ ይጨምራል። እምቅ ኃይል ከስራ መስራት ችሎታ ጋር የተያያዘ ነው፣ ስለዚህ በእምቅ ኃይል ላይ ያለው ለውጥ ትልቅ ከሆነ፣ ስራ የመሥራት ችሎታም ትልቅ ነው።

ከላይ የተጠቀሰው እምቅ ልዩነት እኩልታ አሁንም አጠቃላይ ነው። የበለጠ ዝርዝር የሆነ የV እኩልታ ለማግኘት፣ በአንድ ነጠላ ቻርጅ የሚፈጠረውን ተመሳሳይነት ባለው የኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ያለውን እምቅ ልዩነት ያስቡበት።

ተመሳሳይ የኤሌክትሪክ መስክ

በአንድ ተመሳሳይ የኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ባሉ ሁለት ነጥቦች መካከል ያለው ልዩነት፣ ለምሳሌ ነጥብ ሀ እና ነጥብ ለ፣ ከዚህ በታች ያለውን እኩልታ በመጠቀም ሊሰላ ይችላል፡

መግለጫ፡ V _ab = በሁለት ነጥቦች መካከል ሊኖር የሚችል ልዩነት፣ E = የኤሌክትሪክ መስክ እና s = በሁለት ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት።

ነጠላ ጭነት

የኤሌክትሪክ መስክ የሚያመነጭ አንድ ነጠላ ክፍያ በመኖሩ ምክንያት በአንድ ነጥብ ላይ ያለው አቅም እኩልታውን በመጠቀም ሊሰላ ይችላል፡

መግለጫ፡ V _ab = በሁለት ነጥቦች መካከል ያለው እምቅ ልዩነት፣ k = የኩሎምብ ቋሚ፣ Q = የኤሌክትሪክ መስክ የሚያመነጭ ነጠላ ክፍያ፣ r = በቻርጅ Q እና እምቅ ችሎታው የሚሰላበት ነጥብ መካከል ያለው ርቀት።

በኤሌክትሪክ መስክ እና በችሎታ መካከል ያለው ግንኙነት

የኤሌክትሪክ መስክ የቬክተር ብዛት ሲሆን እምቅ ችሎታው ደግሞ የስኬላር ብዛት ነው። የቬክተር መጠኖች አቅጣጫን ያካትታሉ፣ ይህም ከስኬላር መጠኖች ይልቅ ለማስላት አስቸጋሪ ያደርጋቸዋል። ስሌቶችን ለማቃለል፣ በኤሌክትሪክ መስክ እና በእምቅ አቅም መካከል ያለውን ግንኙነት የሚገልጽ እኩልታ ጥቅም ላይ ይውላል።
ቀደም ሲል የተገለጸው እምቅ ልዩነት እኩልታ እንደሚከተለው እንደገና ተጽፏል፡

በሂሳብ፣ ሥራ የኃይል እና የመፈናቀል ውጤት ሲሆን ኃይል የኃይል እና የኤሌክትሪክ መስክ ውጤት ነው። በሥራ፣ በኃይል እና በመፈናቀል መካከል ያለው ግንኙነት የሚገለጸው በሚከተለው እኩልታ ነው፡

ከላይ የተጠቀሱት ሁለት እኩልታዎች አንድ ላይ ከተጣመሩ፣ አዲስ እኩልታ እንደሚከተለው ይዘጋጃል፡

መግለጫ፡ E = የኤሌክትሪክ መስክ፣ V _ab = በሁለት ነጥቦች መካከል ሊኖር የሚችል ልዩነት፣ ለምሳሌ ነጥቦች a እና b፣ d = በሁለት ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት።

የልዩነቱ አሃድ ቮልት ሲሆን የርቀት አሃዱ ደግሞ ሜትር ሲሆን የኤሌክትሪክ መስኩ በቮልት በአንድ ሜትር (V/m) ሊገለጽ ይችላል።
ይህ እኩልታ በሁለት ነጥቦች እና በመካከላቸው ባለው ርቀት መካከል ያለው እምቅ ልዩነት የሚታወቅ ከሆነ (ሆሞጎኔቭ) የኤሌክትሪክ መስክን ለመወሰን ሊያገለግል ይችላል። እንደ እኩልታው ገለጻ፣ የኤሌክትሪክ መስክ ከእምቅ ኃይል ጋር ተመጣጣኝ እና ከርቀቱ ጋር በተገላቢጦሽ ተመጣጣኝ ነው። ይህ ማለት እምቅ ኃይል በጨመረ ቁጥር የኤሌክትሪክ መስክ በጨመረ ቁጥር እና ርቀቱ በጨመረ ቁጥር የኤሌክትሪክ መስክ አነስተኛ ይሆናል ማለት ነው።