ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ

ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ

ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವವನ್ನು ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ . a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್ q ಇದ್ದಾಗ, EP _a ಗೆ ಸಮಾನವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ , ಆಗ a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ರೂಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

V = ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ, EP = ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿ, q = ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್

V ಕೇವಲ a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಎಲ್ಲಾ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ. a ಬಿಂದುವನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ, V ಚಾರ್ಜ್ q ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿಲ್ಲ.

EP ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಕೇಲಾರ್ ಪ್ರಮಾಣಗಳಾಗಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ V ಸ್ಕೇಲಾರ್ ಪ್ರಮಾಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. EP ಯ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಯೂನಿಟ್ ಜೌಲ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಯೂನಿಟ್ ಕೂಲಂಬ್ ಆಗಿದ್ದು, V ಯ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಯೂನಿಟ್ ಜೌಲ್ ಪರ್ ಕೂಲಂಬ್ (J/C) ಆಗಿದೆ. J/C ಗೆ ಮತ್ತೊಂದು ಹೆಸರು ವೋಲ್ಟ್, ಇದು ಇಟಾಲಿಯನ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಸಂಶೋಧಕ ಅಲೆಸ್ಸಾಂಡ್ರೊ ವೋಲ್ಟಾ (1745-1827) ಅವರ ಹೆಸರಿನಿಂದ ಬಂದಿದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ

a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿರುವ V ನಂತಹ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ, ಅಂದರೆ V _a ನಲ್ಲಿರುವ V ಅನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಏಕೆಂದರೆ ಅದರಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖವಾದದ್ದು ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಅದರ ಮೌಲ್ಯದಿಂದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಅಥವಾ ಅಳತೆಗಳ ಮೂಲಕ ತಿಳಿಯಬಹುದು. ಚಾರ್ಜ್ q ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಬಿಂದುವಿಗೆ ಚಲಿಸಿದಾಗ V ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಚಾರ್ಜ್ q ಬಿಂದುವಿನಿಂದ b ಬಿಂದುವಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ, ಆಗ V ಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ:

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ V ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ Vab, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, a ಮತ್ತು b ಬಿಂದುಗಳು. a ಮತ್ತು b ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ V ಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ (V _ab ) ಯುನಿಟ್ ಚಾರ್ಜ್ (W _{ab / q ) ಬಿಂದುವಿನಿಂದ b ಗೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. a ಬಿಂದುವಿನಿಂದ b (W ab} ) ಬಿಂದುವಿಗೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ಚಾರ್ಜ್ q ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವು ಚಾರ್ಜ್ q (ΔEP ) ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಬೇಕು . ಆದ್ದರಿಂದ, ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ, ΔEP ಅನ್ನು W _ab ನೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು.

ಒಂದು ವಸ್ತುವು ನೆಲದ ಮೇಲ್ಮೈಗಿಂತ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಅದು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ನೆಲದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖ ಬಿಂದುವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನೆಲದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಎತ್ತರ ಮತ್ತು ನೆಲದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯಂತೆಯೇ, ಒಂದು ಬಿಂದುವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಹೇಳಿದಾಗ, ಅದು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಉಲ್ಲೇಖ ಬಿಂದುವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಮತ್ತೊಂದು ಬಿಂದುವಾಗಿರಬೇಕು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ನೆಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಿರುವ ನೆಲ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖ ಬಿಂದುಗಳಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ವಾಹಕದ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥತೆ ಅಥವಾ ನೆಲದಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥತೆಯನ್ನು ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದು ಬಿಂದುವು 12 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಆ ಬಿಂದು ಮತ್ತು ನೆಲದ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು 12 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳಾಗಿರುತ್ತದೆ. 6 ವೋಲ್ಟ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ, ಧನಾತ್ಮಕ ಟರ್ಮಿನಲ್ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಟರ್ಮಿನಲ್ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು 6 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳು. ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಘಟಕವು ವೋಲ್ಟ್ ಆಗಿರುವುದರಿಂದ, ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಮತ್ತೆ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಬರೆಯಬಹುದು:

_{ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ V ab} ಮೂಲಕ ಚಾರ್ಜ್ q ಹಾದು ಹೋದರೆ , ವಿಭವ ಶಕ್ತಿಯು ΔEP ಯಿಂದ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 2 ಕೂಲಂಬ್‌ಗಳ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು 12 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ ಹಾದು ಹೋದರೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿಯು (2 C)(12 V) = 24 ಜೌಲ್‌ಗಳಿಂದ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದೇ ರೀತಿ, 4 ಕೂಲಂಬ್ ಚಾರ್ಜ್ 24 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ ಹಾದು ಹೋದರೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿಯು (4 C) (24 V) = 96 ಜೌಲ್‌ಗಳಿಂದ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯು (ΔEP) ಚಾರ್ಜ್ (q) ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ (V _ab ) ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ, ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿದ್ದರೆ, ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವೂ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಮೇಲಿನ V ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಸಮೀಕರಣವು ಇನ್ನೂ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚು ವಿವರವಾದ V ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಒಂದೇ ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಿ.

ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ

ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ V ಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಬಿಂದು a ಮತ್ತು ಬಿಂದು b, ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

V _ab = ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ V ವ್ಯತ್ಯಾಸ, E = ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ, ಮತ್ತು d = ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ.

ಏಕ ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ V

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಒಂದೇ ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಒಂದು ಹಂತದಲ್ಲಿ V ಅನ್ನು ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

V _ab = ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ V ವ್ಯತ್ಯಾಸ, k = ಕೂಲಂಬ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ, Q = ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಏಕ ಚಾರ್ಜ್, r = ಚಾರ್ಜ್ Q ಮತ್ತು V ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕುವ ಬಿಂದುವಿನ ನಡುವಿನ ಅಂತರ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ (E) ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ (V) ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ E ಒಂದು ವೆಕ್ಟರ್ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದ್ದರೆ, V ಒಂದು ಸ್ಕೇಲಾರ್ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ. ವೆಕ್ಟರ್ ಪ್ರಮಾಣವು ದಿಕ್ಕನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ ಆದ್ದರಿಂದ ಸ್ಕೇಲಾರ್ ಪ್ರಮಾಣಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದಕ್ಕಿಂತ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು ಹೆಚ್ಚು ಸವಾಲಿನದ್ದಾಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸಲು, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮತ್ತು V ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹೇಳುವ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿ.

ಹಿಂದೆ ವಿವರಿಸಿದ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಪುನಃ ಬರೆಯಲಾಗಿದೆ:

ಗಣಿತದ ಪ್ರಕಾರ, ಕೆಲಸವು ಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಳಾಂತರದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ, ಇಲ್ಲಿ ಬಲವು ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ. ಕೆಲಸ, ಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಳಾಂತರದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

ಮೇಲಿನ ಎರಡೂ ಸಮೀಕರಣಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸಿದರೆ, ಹೊಸ ಸಮೀಕರಣವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ:

E = ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ, V _ab = a ಮತ್ತು b ಬಿಂದುಗಳಂತಹ ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ, d = ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ.

ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಘಟಕವು ವೋಲ್ಟ್ ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ದೂರದ ಘಟಕವು ಮೀಟರ್ ಆಗಿದ್ದು, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್‌ಗೆ ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ (V/m) ಹೇಳಬಹುದು.

ಈ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ವಿದ್ಯುತ್ (ಏಕರೂಪದ) ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಸಮೀಕರಣದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು V ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೂರಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ V ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೂರ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ.