Pênasîna potansiyela elektrîkê
Potansiyela elektrîkê wekî enerjiya potansiyela elektrîkê ya li ser yekîneya barkirinê tê pênasekirin . Bifikirin ku dema ku ew li xala a ye, enerjiya potansiyela elektrîkê ya barkê q wekhevî EP a ye , wê hingê potansiyela elektrîkê li xala a wiha tê formulekirin:
V = potansiyela elektrîkê, EP = enerjiya potansiyela elektrîkê, q = barkêşa elektrîkê
V ne tenê li xala a ye, lê di hemû xalên di qada elektrîkê de jî heye. Xala a wekî mînak tê bikaranîn. Wekî ku dê paşê were ravekirin, V bi barkêşiya q ve girêdayî nîne.
EP û barkê elektrîkê mîqdarên skalar in, ji ber vê yekê V jî mîqdarên skalar dihewîne. Yekîneya sîstema navneteweyî ya EP Joule ye û yekîneya sîstema navneteweyî ya barkê elektrîkê Coulomb e, ji ber vê yekê yekîneya sîstema navneteweyî ya V Joule per Coulomb (J/C) ye. Navekî din ji bo J/C Volt e, ku ji navê zanyarê Îtalî û dahênerê pîlê elektrîkê, Alessandro Volta (1745-1827) hatiye girtin.
Cûdahiya potansiyela elektrîkê
V li xalekê wek V li xala a, ango V a , nayê zanîn ji ber ku ya herî girîng guhertina potansiyela elektrîkê ye. Guhertinên potansiyela elektrîkê dikarin bi nirxa wê werin zanîn, çi bi rêya hesaban an pîvandinan. V diguhere dema ku barkêşa q ji xalekê ber bi xaleke din ve diçe. Ger em bifikirin ku barkêşa q ji xala a ber bi xala b ve diçe, wê hingê guhertina di V de ev e:
Vab cudahiya V ye di navbera du xalên di zeviyeke elektrîkê de, bo nimûne, xalên a û b. Cûdahiya V di navbera xalên a û b de (V ab ) wek karê hêza elektrîkê di barkêşa elektrîkê de ye dema ku ji xala a ber bi xala b ve diçe, ji bo her yekîneya barkêşiyê (W ab / q). Divê bê zanîn ku karê hêza elektrîkê ya barkêşa q dema ku ji xala a ber bi xala b ve diçe (W ab ) wek guherîna enerjiya potansiyela elektrîkê ya barkêşa q (ΔEP) ye. Ji ber vê yekê, di hevkêşeya jorîn de, ΔEP dikare bi W ab were guhertin.
Dema ku tiştek li ser rûyê erdê di bilindahiyek diyarkirî de be, enerjiya potansiyela gravîtasyonê heye, ku rûyê erdê wekî xalek referansê tê bikar anîn. Di vê rewşê de, bilindahiya rûyê erdê û enerjiya potansiyela gravîtasyonê ya rast li ser rûyê erdê wekî sifir têne danîn. Mîna enerjiya potansiyela gravîtasyonê, dema ku em diyar dikin ku xalek xwedî potansiyelek elektrîkê ya diyarkirî ye, divê ew xalek din wekî xalek referansê were bikar anîn, tenê cûdahiya potansiyela elektrîkê ya ku dikare were hesab kirin were hesibandin. Bi gelemperî, erd an rêberên elektrîkê yên bi erdê ve girêdayî wekî xalên referansê têne hilbijartin, ku potansiyela elektrîkê ya rêberê an potansiyela elektrîkê ya di erdê de wekî sifir tê danîn. Ji ber vê yekê, heke xalek xwedî potansiyela elektrîkê ya 12 Volt be, cûdahiya potansiyela elektrîkê di navbera wê xalê û erdê de 12 Volt e. Di bataryayek 6 Volt de, cûdahiya potansiyela elektrîkê di navbera termînala erênî û termînala neyînî de 6 Volt e. Ji ber ku yekîneya cûdahiya potansiyela elektrîkê Volt e, cûdahiya potansiyela elektrîkê di navbera du xalan de bi gelemperî wekî voltaja tê binav kirin.
Hevkêşeya cudahiya potansiyela elektrîkê ya jorîn dîsa dikare wiha were nivîsandin:
Eger barkêşa q ji cudahiya potansiyela elektrîkê V ab derbas bibe , enerjiya potansiyel bi ΔEP diguhere. Bo nimûne, barkêşa 2 Coulomb ji cudahiya potansiyela elektrîkê ya 12 Volt derbas bibe, enerjiya potansiyela elektrîkê bi (2 C)(12 V) = 24 Joules diguhere. Bi heman awayî, eger barkêşa 4 Coulomb ji cudahiya potansiyela elektrîkê ya 24 Volt derbas bibe, enerjiya potansiyela elektrîkê bi (4 C)(24 V) = 96 Joules diguhere.
Ji ber vê yekê, guherîna enerjiya potansiyel a elektrîkê (ΔEP) bi bar (q) û voltaja (V ab ) re rêjeyî ye. Bar û voltaja elektrîkê çiqas bilindtir bin, guherîna enerjiya potansiyel a elektrîkê jî ewqas bilindtir dibe. Enerjiya potansiyel bi şiyana kirina kar ve girêdayî ye, ji ber vê yekê heke guhertinên di enerjiya potansiyel a elektrîkê de girîng bin, wê hingê şiyana kirina kar jî girîng e.
Hevkêşeya cudahiya V ya li jor hîn jî gelemperî ye. Ji bo bidestxistina hevkêşeyeke V ya berfirehtir, cudahiya potansiyela elektrîkê di qada elektrîkê ya homojen de û cudahiya potansiyela elektrîkê ya ku ji hêla barkirinek yekane ve tê hilberandin binirxînin.
Potansiyela elektrîkê di zeviya elektrîkê ya homojen de
Cudahiya V di navbera du xalan di zeviyek elektrîkê ya homojen de, bo nimûne, xala a û xala b, dikare bi karanîna hevkêşeya jêrîn were hesibandin:
V ab = cudahiya V di navbera du xalan de, E = qada elektrîkê, û d = dûrahiya di navbera du xalan de.
V ji hêla barkirina yekane ve hatî hilberandin
V li xalekê ji ber barekî yekane ku zeviya elektrîkê çêdike dikare bi karanîna hevkêşeya jêrîn were hesibandin:
V ab = cudahiya V di navbera du xalan de, k = sabîta Coulomb, Q = barkêşa yekane ku zeviya elektrîkê çêdike, r = dûrahiya di navbera barkêşa Q û xala ku V lê tê hesabkirin.
Têkiliya di navbera qada elektrîkê (E) û potansiyela elektrîkê (V) de
Zeviya elektrîkê E mîqdareke vektorî ye, lê V mîqdareke skalar e. Mîqdara vektorî rêyê dihewîne, ji ber vê yekê hesabkirina wê li gorî hesabkirina mîqdarên skalar dijwartir e. Ji bo hêsankirina hesabkirina zeviya elektrîkê, bi karanîna hevkêşeyek ku têkiliya di navbera zeviya elektrîkê û V de diyar dike.
Hevkêşeya cudahiya potansiyel a ku berê hatiye vegotin wiha tê nivîsandin:
Ji aliyê matematîkî ve, kar berhema hêz û cihguherînê ye, ku hêz berhema bar û qada elektrîkê ye. Têkiliya di navbera kar, hêz û cihguherînê de bi hevkêşeya jêrîn tê îfade kirin:
Eger her du daneyan li jor bi hev re werin danîn, wê demê daneya nû wekî ya jêrîn çêdibe:
E = qada elektrîkê, V ab = cudahiya potansiyela elektrîkê di navbera du xalan de wek xalên a û b, d = dûrahiya di navbera du xalan de.
Yekîneya cudahiya potansiyelê Volt e, û yekîneya dûriyê jî metre ye, ji ber vê yekê qada elektrîkê dikare bi yekîneyên Volt li ser metreyekê (V/m) were diyarkirin.
Ev hevkêşe dikare ji bo destnîşankirina qada elektrîkê (homojen) ku wekî cudahiya potansiyelê di navbera du xalan de û dûrahiya di navbera her du xalan de tê zanîn were bikar anîn. Li gorî hevkêşeyê, qada elektrîkê bi V re rêjeyî ye û berevajî bi dûriyê re rêjeyî ye. Ev tê vê wateyê ku her ku V bilindtir be, qada elektrîkê ewqas bilindtir e û her ku dûrî bilindtir be, qada elektrîkê ewqas piçûktir dibe.
