Ma'anar ƙarfin wutar lantarki
Ana bayyana ƙarfin lantarki a matsayin ƙarfin lantarki a kowace cajin naúrar. A ce idan ya kasance a wurin a, cajin q yana da ƙarfin lantarki daidai da EP a , to an tsara ƙarfin lantarki a wurin a kamar haka:
V = ƙarfin lantarki, EP = ƙarfin lantarki, q = cajin lantarki
V ba wai kawai a wurin a bane, har ma a dukkan wuraren da ke cikin filin lantarki. Ana amfani da maki a matsayin misali. Kamar yadda za a yi bayani daga baya, V ba ya dogara da cajin q.
EP da cajin lantarki adadi ne na scalar don haka V kuma ya haɗa da adadi na scalar. Sashen tsarin duniya na EP shine Joule kuma sashin tsarin duniya na cajin lantarki shine Coulomb don haka sashin tsarin duniya na V shine Joule per Coulomb (J/C). Wani suna na J/C shine Volt, wanda aka samo daga sunan masanin kimiyyar Italiya kuma mai ƙirƙira batirin lantarki, Alessandro Volta (1745-1827).
Bambancin yuwuwar wutar lantarki
Ba za a iya sanin V a wani wuri kamar V a wani wuri a, watau, V a , ba saboda mafi mahimmanci shine canjin ƙarfin lantarki. Ana iya sanin canje-canje a cikin ƙarfin lantarki ta hanyar ƙimarsa, ko dai ta hanyar lissafi ko ma'auni. V yana canzawa lokacin da caji q ya motsa daga wani wuri zuwa wani. A ce caji q yana motsawa daga wuri a zuwa wuri b to canjin V shine:
Vab bambanci ne na V tsakanin maki biyu a filin lantarki, misali, maki a da b. Bambancin V tsakanin maki a da b (V ab ) iri ɗaya ne da aikin da ƙarfin lantarki ke yi a cikin cajin lantarki lokacin da ake motsawa daga aya zuwa aya b, kowace cajin raka'a (W ab / q). Ya kamata a lura cewa aikin da ƙarfin lantarki na cajin q ke yi lokacin da ake motsawa daga aya zuwa aya b (W ab ) daidai yake da canjin ƙarfin lantarki na cajin q (ΔEP). Saboda haka, a cikin lissafin da ke sama, ana iya maye gurbin ΔEP da W ab.
Idan wani abu yana kan wani tsayi sama da saman ƙasa, yana da kuzarin ƙarfin nauyi, inda ake amfani da saman ƙasa a matsayin wurin tunani. A wannan yanayin, tsayin saman ƙasa da ƙarfin ƙarfin nauyi a saman ƙasa an saita su zuwa sifili. Kamar ƙarfin ƙarfin nauyi, lokacin da muka faɗi wani batu don samun wani ƙarfin lantarki, dole ne ya zama wani wuri da ake amfani da shi azaman wurin tunani, idan aka yi la'akari da bambancin ƙarfin lantarki da za a iya ƙididdigewa kawai. Yawanci, ana zaɓar masu jagoranci na ƙasa ko na lantarki da aka haɗa da ƙasa a matsayin wuraren tunani, inda ƙarfin wutar lantarki na mai jagora ko ƙarfin wutar lantarki a cikin ƙasa ya zama sifili. Don haka idan wani wuri yana da ƙarfin wutar lantarki na Volts 12, bambancin ƙarfin lantarki tsakanin wannan wurin da ƙasa shine Volts 12. A batirin Volt 6, bambancin ƙarfin lantarki tsakanin tashar mai kyau da tashar mara kyau shine Volts 6. Saboda naúrar bambancin ƙarfin lantarki shine Volt, bambancin ƙarfin lantarki tsakanin maki biyu yawanci ana kiransa da ƙarfin lantarki.
Za a iya sake rubuta lissafin bambancin yuwuwar wutar lantarki da ke sama kamar haka:
Idan cajin q ya ratsa ta bambancin ƙarfin lantarki V ab , ƙarfin kuzari mai yuwuwa yana canzawa ta ΔEP. Misali, cajin Coulombs 2 yana ratsa ta bambancin ƙarfin lantarki na Volts 12, ƙarfin kuzari mai yuwuwa na wutar lantarki yana canzawa da (2 C)(12 V) = Joules 24. Haka nan, idan cajin Coulomb 4 ya ratsa ta bambancin ƙarfin lantarki na Volts 24, ƙarfin kuzari mai yuwuwa na wutar lantarki yana canzawa da (4 C) (24 V) = Joules 96.
Don haka, canjin makamashin wutar lantarki (ΔEP) yana daidai da cajin (q) da ƙarfin lantarki (V ab ). Mafi girman cajin wutar lantarki da ƙarfin lantarki, mafi girman canjin makamashin wutar lantarki. Makamashin da ake da shi yana da alaƙa da ikon yin aiki, don haka idan canje-canje a cikin makamashin wutar lantarki suna da mahimmanci, to ikon yin aiki ma yana da mahimmanci.
Daidaiton bambancin V da ke sama har yanzu gabaɗaya ne. Don samun ƙarin bayani game da daidaiton V, sake duba bambancin ƙarfin lantarki a cikin filin lantarki mai kama da juna da bambancin ƙarfin lantarki da aka samar ta hanyar caji ɗaya.
Ƙarfin wutar lantarki a cikin filin lantarki iri ɗaya
Bambancin da ke tsakanin maki biyu a cikin filin lantarki mai kama da juna, misali, aya a da aya b, za a iya ƙididdige shi ta amfani da lissafin da ke ƙasa:
V ab = bambancin V tsakanin maki biyu, E = filin lantarki, da kuma d = nisa tsakanin maki biyu.
V ne aka samar da shi ta hanyar caji ɗaya
Ana iya ƙididdige V a wani wuri saboda caji ɗaya da ke samar da filin lantarki ta amfani da lissafin:
V ab = bambancin V tsakanin maki biyu, k = Madaidaitan Coulomb, Q = caji ɗaya wanda ke samar da filin lantarki, r = nisan da ke tsakanin caji Q da wurin da aka ƙididdige V.
Alaƙa tsakanin filin lantarki (E) da ƙarfin lantarki (V)
Filin lantarki E adadi ne na vector, yayin da V adadi ne na scalar. Yawan vector ya ƙunshi alkibla don haka yana da wahala a ƙididdige idan aka kwatanta da ƙididdige adadin scalar. Don sauƙaƙe lissafin filin lantarki, yi amfani da lissafi wanda ke bayyana alaƙar da ke tsakanin filin lantarki da V.
An sake rubuta lissafin bambancin yiwuwar da aka bayyana a baya kamar haka:
A fannin lissafi, aiki samfurin ƙarfi ne da ƙaura, inda ƙarfi shine samfurin filin caji da wutar lantarki. Alaƙar da ke tsakanin aiki, ƙarfi, da ƙaura an bayyana ta ta hanyar lissafin da ke ƙasa:
Idan aka haɗa lissafi biyu da ke sama, to za a samar da sabon lissafi kamar haka:
E = filin lantarki, V ab = bambancin yuwuwar wutar lantarki tsakanin maki biyu kamar maki a da b, d = nisa tsakanin maki biyu.
Naúrar bambancin yuwuwar ita ce Volt, kuma naúrar nisa ita ce mita don a iya bayyana filin lantarki a cikin raka'o'in Volts a kowace mita (V/m).
Ana iya amfani da wannan lissafi don tantance filin lantarki (homoneous) wanda aka sani da bambancin yuwuwar tsakanin maki biyu da nisan da ke tsakanin maki biyu. Dangane da lissafi, filin lantarki yana daidai da V kuma yana daidai da nisa. Wannan yana nufin cewa mafi girman V, mafi girman filin lantarki da mafi girman nisa, mafi girman filin lantarki.
