Pengertian
Potansiyela elektrîkê wekî enerjiya potansiyel a li ser yekîneya barkêşiya elektrîkê tê pênasekirin . Bifikirin ku li xala a, barkêşiya q xwedî enerjiya potansiyel a EP a ye , wê hingê potansiyela li xala a wiha tê formulekirin:
Terîf: V = potansiyela elektrîkê, EP = enerjiya potansiyela elektrîkê, q = barkê elektrîkê.
V ne tenê li xala a, lê di hemû xalên qada elektrîkê de jî heye . Xala a wekî mînak tê bikaranîn. Wekî ku dê paşê were ravekirin, nirxa wê bi barê q ve girêdayî nîne.
EP û barkê elektrîkê mîqdarên skalar in, ji ber vê yekê V jî mîqdareke skalar e. 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, bo nimûne V li xala a, ango V a , nayê zanîn ji ber ku tiştê ku watedar e guherîna potansiyelê ye. Nirxa guherîna potansiyelê dikare bi rêya hesabkirinê an pîvandinê were zanîn. V diguhere dema ku barkêşa q ji xalekê ber bi xaleke din ve diçe. Bifikirin ku barkêşa q ji xala a ber bi xala b ve diçe, wê hingê guherîna potansiyelê ev e:
V ab cudahiya potansiyelê ya di navbera du xalên di zeviyeke elektrîkê de ye, bo nimûne xalên a û b. Cûdahiya potansiyelê ya di navbera xalên a û b de (V ab ) wekhevî karê hêza elektrîkê li ser barê elektrîkê ye dema ku ew ji xala a ber bi xala b ve diçe, ji bo her yekîneya barê (W ab /q). Divê bê zanîn ku karê hêza elektrîkê li ser barê q dema ku ew ji xala a ber bi xala b ve diçe (W ab ) wekhevî guherîna enerjiya potansiyel a barê q (ΔEP) ye. Ji ber vê yekê, di hevkêşeya jorîn de ΔEP dikare bi W ab were guheztin.
Dema ku tiştek li ser erdê di bilindahiyek diyarkirî de be, enerjiya potansiyel a gravîtasyonê heye, ku rûyê erdê wekî xalek referansê tê bikar anîn. Di vê rewşê de, bilindahiya rûyê erdê û enerjiya potansiyel a gravîtasyonê ya rast li ser rûyê erdê wekî sifir têne danîn. Mîna enerjiya potansiyel a gravîtasyonê, dema ku em dibêjin ku xalek xwedî potansiyelek diyarkirî ye, divê xalek din wekî xalek referansê were bikar anîn, ji ber ku tenê cûdahiya potansiyel dikare were hesibandin. Bi gelemperî, erd an rêberek elektrîkê ya bi erdê ve girêdayî wekî xala referansê tê hilbijartin, ku potansiyela li ser rêber an potansiyela di erdê de wekî sifir tê danîn. Ji ber vê yekê, heke xalek V 12 Volt be, cûdahiya potansiyelê di navbera wê xalê û erdê de 12 Volt e. Di bataryayek 6 Volt de, cûdahiya potansiyelê di navbera termînala erênî û termînala neyînî de 6 Volt e. Ji ber ku yekîneya cûdahiya potansiyelê Volt e, cûdahiya potansiyelê di navbera du xalan de bi gelemperî wekî voltaja elektrîkê tê binav kirin.
Hevkêşeya cudahiya potansiyel a li jor dikare dîsa wekî jêrîn were nivîsandin:
Eger barkê q ji ferqa potansiyela V derbas bibeab wê demê enerjiya potansiyel bi ΔEP diguhere. Bo nimûne, eger barekî 2 Coulombs ji cudahiya potansiyel a 12 Volt derbas bibe, enerjiya potansiyel bi (2 C)(12 V) = 24 Joules diguhere. Bi heman awayî, eger barekî 4 Coulombs ji cudahiya potansiyel a 24 Volt derbas bibe, enerjiya potansiyel bi (4 C)(24 V) = 96 Joules diguhere.
Ji ber vê yekê guherîna enerjiya potansiyel (ΔEP) bi barkêşê (q) û voltaja elektrîkê (Vab ) re rêjeyî ye . Barkêşa elektrîkê û/an voltaja elektrîkê çiqas mezintir be, guherîna enerjiya potansiyel jî ewqas mezintir dibe. Enerjiya potansiyel bi şiyana kirina kar ve girêdayî ye, ji ber vê yekê heke guherîna enerjiya potansiyel mezin be, şiyana kirina kar jî mezin e.
Hevkêşeya cudahiya potansiyelê ya li jor hîn jî gelemperî ye. Ji bo bidestxistina hevkêşeyeke V ya berfirehtir, cudahiya potansiyelê di qadeke elektrîkê ya homojen de û ya ku ji hêla barekî yekane ve çêdibe, bifikirin.
Zeviya elektrîkê ya homojen
Cudahiya potansiyelê di navbera du xalan di zeviyek elektrîkê ya homojen de, bo nimûne xala a û xala b, dikare bi karanîna hevkêşeya jêrîn were hesibandin:
Terîf: V ab = cudahiya potansiyelê di navbera du xalan de, E = qada elektrîkê û s = dûrahiya di navbera du xalan de.
Barkirina yekane
Potansiyela li xalekê ji ber hebûna barekî yekane ku zeviyek elektrîkê çêdike, dikare bi karanîna hevkêşeya jêrîn were hesab kirin:
Terîf: V ab = cudahiya potansiyelê di navbera du xalan de, k = sabîta Coulomb, Q = barkêşa yekane ku zeviyek elektrîkê çêdike, r = dûrahiya di navbera barkêşa Q û xala ku potansiyel lê tê hesabkirin.
Têkiliya di navbera qada elektrîkê û potansiyelê de
Zeviya elektrîkê mîqdareke vektorî ye, lê potansiyel mîqdareke skalar e. Mîqdarên vektorî arasteyî dihewînin, ji ber vê yekê hesabkirina wan ji mîqdarên skalar dijwartir dike. Ji bo hêsankirina hesaban, hevkêşeyek tê bikar anîn ku têkiliya di navbera zeviya elektrîkê û potansiyelê de diyar dike.
Hevkêşeya cudahiya potansiyelê ya ku berê hatibû ravekirin wiha tê ji nû ve 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 werin berhevkirin, daneyeke nû wekî ya jêrîn derdikeve holê:
Terîf: E = Zeviya elektrîkê, V ab = cudahiya potansiyelê di navbera du xalan de, bo nimûne xalên a û b, d = dûrahiya di navbera du xalan de.
Yekîneya cudahiya potansiyelê Volt û yekîneya dûriyê metre ye, ji ber vê yekê qada elektrîkê dikare bi yekîneyên Volt li ser her metreyekê (V/m) were îfade kirin.
Ev hevkêşe dikare ji bo destnîşankirina qadeke elektrîkê (homojen) were bikar anîn ger cudahiya potansiyelê di navbera du xalan de û dûrahiya di navbera wan de were zanîn. Li gorî hevkêşeyê, qada elektrîkê bi potansiyelê re rêjeyî ye û bi dûrahiyê re berevajî ye. Ev tê vê wateyê ku potansiyel çiqas mezintir be, qada elektrîkê ewqas mezintir e, û dûrî çiqas mezintir be, qada elektrîkê ewqas piçûktir dibe.
