សក្តានុពលអគ្គិសនី

និយមន័យនៃសក្តានុពលអគ្គិសនី

សក្តានុពលអគ្គិសនីត្រូវបានកំណត់ថាជា ថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនី ក្នុងមួយឯកតាបន្ទុក។ ឧបមាថានៅពេលដែលវាស្ថិតនៅចំណុច a បន្ទុក q មានថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនីស្មើនឹង EP _a នោះសក្តានុពលអគ្គិសនីនៅចំណុច a ត្រូវបានបង្កើតឡើងដូចខាងក្រោម៖

V = សក្តានុពលអគ្គិសនី, EP = ថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនី, q = បន្ទុកអគ្គិសនី

V មិនត្រឹមតែនៅចំណុច a ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏នៅគ្រប់ចំណុចទាំងអស់នៅក្នុង ដែនអគ្គិសនីផងដែរ។ ចំណុច a ត្រូវបានប្រើជាឧទាហរណ៍។ ដូចដែលនឹងពន្យល់នៅពេលក្រោយ V មិនអាស្រ័យលើបន្ទុក q ទេ។

EP និងបន្ទុកអគ្គិសនីគឺជាបរិមាណស្កាឡា ដូច្នេះ V ក៏រួមបញ្ចូលបរិមាណស្កាឡាផងដែរ។ ឯកតាប្រព័ន្ធអន្តរជាតិនៃ EP គឺ Joule និងឯកតាប្រព័ន្ធអន្តរជាតិនៃបន្ទុកអគ្គិសនីគឺ Coulomb ដូច្នេះឯកតាប្រព័ន្ធអន្តរជាតិនៃ V គឺ Joule ក្នុងមួយ Coulomb (J/C)។ ឈ្មោះមួយទៀតសម្រាប់ J/C គឺ Volt ដែលមានប្រភពមកពីឈ្មោះអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអ៊ីតាលី និងជាអ្នកបង្កើតថ្មអគ្គិសនី គឺ Alessandro Volta (1745-1827)។

ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនី

V នៅចំណុចមួយដូចជា V នៅចំណុច a ពោលគឺ Va _{មិនអាច} ដឹងបានទេ ពីព្រោះអ្វីដែលសំខាន់បំផុតគឺការប្រែប្រួលនៃសក្តានុពលអគ្គិសនី។ ការប្រែប្រួលនៃសក្តានុពលអគ្គិសនីអាចដឹងបានដោយតម្លៃរបស់វា ទាំងតាមរយៈការគណនា ឬការវាស់វែង។ V ផ្លាស់ប្តូរនៅពេលដែលបន្ទុក q ផ្លាស់ទីពីចំណុចមួយទៅចំណុចមួយទៀត។ ឧបមាថាបន្ទុក q ផ្លាស់ទីពីចំណុច a ដល់ចំណុច b នោះការប្រែប្រួលនៃ V គឺ៖

Vab គឺជាភាពខុសគ្នា V រវាងចំណុចពីរនៅក្នុងដែនអគ្គិសនី ឧទាហរណ៍ ចំណុច a និង b។ ភាពខុសគ្នានៃ V រវាងចំណុច a និង b (Vab ₎ គឺដូចគ្នានឹងការងារដែលធ្វើឡើងដោយកម្លាំងអគ្គិសនីនៅក្នុងបន្ទុកអគ្គិសនីនៅពេលផ្លាស់ទីពីចំណុច a ដល់ចំណុច b ក្នុងមួយឯកតាបន្ទុក (Wab _/ q)។ គួរកត់សម្គាល់ថាការងារដែលធ្វើឡើងដោយកម្លាំងអគ្គិសនីនៃបន្ទុក q នៅពេលផ្លាស់ទីពីចំណុច a ដល់ចំណុច b (Wab ₎ គឺស្មើនឹងការផ្លាស់ប្តូរថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនីនៃបន្ទុក q (ΔEP)។ ដូច្នេះ នៅក្នុងសមីការខាងលើ ΔEP អាចត្រូវបានជំនួសដោយ _Wab ។

នៅពេលដែលវត្ថុមួយស្ថិតនៅកម្ពស់ជាក់លាក់មួយពីលើផ្ទៃដី វាមានថាមពលសក្តានុពលទំនាញ ដែលផ្ទៃដីត្រូវបានប្រើជាចំណុចយោង។ ក្នុងករណីនេះ កម្ពស់នៃផ្ទៃដី និងថាមពលសក្តានុពលទំនាញនៅផ្ទៃដីត្រូវបានកំណត់ទៅសូន្យ។ ស្រដៀងគ្នាទៅនឹងថាមពលសក្តានុពលទំនាញ នៅពេលដែលយើងបញ្ជាក់ថាចំណុចមួយមានសក្តានុពលអគ្គិសនីជាក់លាក់មួយ វាត្រូវតែជាចំណុចមួយទៀតដែលត្រូវបានប្រើជាចំណុចយោង ដោយពិចារណាតែភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីដែលអាចគណនាបាន។ ជាធម្មតា ដី ឬខ្សែចរន្តអគ្គិសនីដែលភ្ជាប់ទៅនឹងដីត្រូវបានជ្រើសរើសជាចំណុចយោង ដែលសក្តានុពលអគ្គិសនីរបស់ខ្សែចរន្ត ឬសក្តានុពលអគ្គិសនីនៅក្នុងដីត្រូវបានកំណត់ទៅសូន្យ។ ដូច្នេះប្រសិនបើចំណុចមួយមានសក្តានុពលអគ្គិសនី 12 វ៉ុល ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីរវាងចំណុចនោះ និងដីគឺ 12 វ៉ុល។ នៅថ្ម 6 វ៉ុល ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីរវាងស្ថានីយវិជ្ជមាន និងស្ថានីយអវិជ្ជមានគឺ 6 វ៉ុល។ ដោយសារតែឯកតានៃភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីគឺវ៉ុល ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីរវាងចំណុចពីរជាធម្មតាត្រូវបានគេហៅថាវ៉ុល។

សមីការភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីខាងលើអាចត្រូវបានសរសេរម្តងទៀតដូចខាងក្រោម៖

ប្រសិនបើបន្ទុក q ឆ្លងកាត់ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនី V _ab នោះថាមពលសក្តានុពលនឹងផ្លាស់ប្តូរដោយ ΔEP។ ឧទាហរណ៍ បន្ទុក 2 គូឡុំឆ្លងកាត់ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនី 12 វ៉ុល នោះថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនីនឹងផ្លាស់ប្តូរដោយ (2 C)(12 V) = 24 ជូល។ ដូចគ្នានេះដែរ ប្រសិនបើបន្ទុក 4 គូឡុំឆ្លងកាត់ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនី 24 វ៉ុល នោះថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនីនឹងផ្លាស់ប្តូរដោយ (4 C)(24 V) = 96 ជូល។

ដូច្នេះ ការប្រែប្រួលថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនី (ΔEP) គឺសមាមាត្រទៅនឹងបន្ទុក (q) និងវ៉ុល (V _ab )។ បន្ទុកអគ្គិសនី និងវ៉ុលកាន់តែខ្ពស់ ការប្រែប្រួលថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនីកាន់តែខ្ពស់។ ថាមពលសក្តានុពលមានទំនាក់ទំនងទៅនឹងសមត្ថភាពក្នុងការធ្វើការងារ ដូច្នេះប្រសិនបើការប្រែប្រួលថាមពលសក្តានុពលអគ្គិសនីមានសារៈសំខាន់ នោះសមត្ថភាពក្នុងការធ្វើការងារក៏មានសារៈសំខាន់ផងដែរ។

សមីការនៃភាពខុសគ្នា V ខាងលើនៅតែជាទូទៅ។ ដើម្បីទទួលបានសមីការ V លម្អិតបន្ថែមទៀត សូមពិនិត្យមើលភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីនៅក្នុងដែនអគ្គិសនីដូចគ្នា និងភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីដែលបង្កើតឡើងដោយបន្ទុកតែមួយ។

សក្តានុពលអគ្គិសនីនៅក្នុងដែនអគ្គិសនីដូចគ្នា

ភាពខុសគ្នានៃ V រវាងចំណុចពីរនៅក្នុងដែនអគ្គិសនីដូចគ្នា ឧទាហរណ៍ចំណុច a និងចំណុច b អាចគណនាបានដោយប្រើសមីការខាងក្រោម៖

V _ab = ភាពខុសគ្នា V រវាងចំណុចពីរ, E = ដែនអគ្គិសនី និង d = ចម្ងាយរវាងចំណុចពីរ។

V ផលិតដោយបន្ទុកតែមួយ

V នៅចំណុចមួយដោយសារបន្ទុកតែមួយដែលបង្កើតដែនអគ្គិសនីអាចត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការ៖

V _ab = ភាពខុសគ្នា V រវាងចំណុចពីរ, k = ថេរ Coulomb, Q = បន្ទុកតែមួយដែលបង្កើតដែនអគ្គិសនី, r = ចម្ងាយរវាងបន្ទុក Q និងចំណុចដែល V ត្រូវបានគណនា។

ទំនាក់ទំនងរវាងដែនអគ្គិសនី (E) និងសក្តានុពលអគ្គិសនី (V)

ដែនអគ្គិសនី E គឺជាបរិមាណវ៉ិចទ័រ ខណៈដែល V គឺជាបរិមាណស្កាឡា។ បរិមាណវ៉ិចទ័រពាក់ព័ន្ធនឹងទិសដៅ ដូច្នេះវាពិបាកគណនាជាងការគណនាបរិមាណស្កាឡា។ ដើម្បីសម្រួលដល់ការគណនាដែនអគ្គិសនី ដោយប្រើសមីការដែលបញ្ជាក់ពីទំនាក់ទំនងរវាងដែនអគ្គិសនី និង V។

សមីការភាពខុសគ្នាសក្តានុពលដែលបានពិពណ៌នាពីមុនត្រូវបានសរសេរឡើងវិញដូចខាងក្រោម៖

តាមគណិតវិទ្យា ការងារគឺជាផលគុណនៃកម្លាំង និងការផ្លាស់ទីលំនៅ ដែលកម្លាំងគឺជាផលគុណនៃបន្ទុក និងដែនអគ្គិសនី។ ទំនាក់ទំនងរវាងការងារ កម្លាំង និងការផ្លាស់ទីលំនៅត្រូវបានបង្ហាញតាមរយៈសមីការខាងក្រោម៖

ប្រសិនបើសមីការទាំងពីរខាងលើត្រូវបានដាក់បញ្ចូលគ្នា នោះសមីការថ្មីត្រូវបានបង្កើតដូចខាងក្រោម៖

E = ដែនអគ្គិសនី, V _ab = ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីរវាងចំណុចពីរដូចជាចំណុច a និង b, d = ចម្ងាយរវាងចំណុចពីរ។

ឯកតានៃភាពខុសគ្នាសក្តានុពលគឺវ៉ុល ហើយឯកតានៃចម្ងាយគឺម៉ែត្រ ដូច្នេះដែនអគ្គិសនីអាចត្រូវបានបញ្ជាក់ជាឯកតានៃវ៉ុលក្នុងមួយម៉ែត្រ (V/m)។

សមីការនេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់ដែនអគ្គិសនី (ដូចគ្នា) ដែលគេស្គាល់ថាជាភាពខុសគ្នាសក្តានុពលរវាងចំណុចពីរ និងចម្ងាយរវាងចំណុចពីរ។ ដោយផ្អែកលើសមីការ ដែនអគ្គិសនីគឺសមាមាត្រទៅនឹង V និងសមាមាត្របញ្ច្រាសទៅនឹងចម្ងាយ។ នេះមានន័យថា V កាន់តែខ្ពស់ ដែនអគ្គិសនីកាន់តែខ្ពស់ និងចម្ងាយកាន់តែខ្ពស់ ដែនអគ្គិសនីកាន់តែតូច។