ທ່າແຮງໄຟຟ້າ

Pengertian

ທ່າແຮງໄຟຟ້າຖືກນິຍາມວ່າເປັນ ພະລັງງານທ່າແຮງ ຕໍ່ໜ່ວຍ ຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ . ຕົວຢ່າງ, ເມື່ອຢູ່ຈຸດ a, ປະຈຸ q ມີພະລັງງານທ່າແຮງເປັນ EP _a , ຫຼັງຈາກນັ້ນທ່າແຮງຢູ່ຈຸດ a ແມ່ນໄດ້ກຳໜົດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ລາຍລະອຽດ: V = ທ່າແຮງໄຟຟ້າ, EP = ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າ, q = ປະຈຸໄຟຟ້າ.

V ບໍ່ພຽງແຕ່ມີຢູ່ຈຸດ a ເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຢູ່ທຸກຈຸດໃນ ສະໜາມໄຟຟ້າ . ຈຸດ a ຖືກໃຊ້ເປັນຕົວຢ່າງ. ດັ່ງທີ່ຈະໄດ້ອະທິບາຍຕໍ່ໄປ, ຄ່າຂອງມັນບໍ່ໄດ້ຂຶ້ນກັບປະຈຸ q.

EP ແລະ ປະຈຸໄຟຟ້າ ແມ່ນປະລິມານສະເກລາ, ສະນັ້ນ V ກໍ່ເປັນປະລິມານສະເກລາເຊັ່ນກັນ. ຫົວໜ່ວຍລະບົບສາກົນ ຂອງ EP ແມ່ນ Joule ແລະ ຫົວໜ່ວຍລະບົບສາກົນຂອງປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ Coulomb, ສະນັ້ນຫົວໜ່ວຍລະບົບສາກົນຂອງ V ແມ່ນ Joule ຕໍ່ Coulomb (J/C). ຊື່ອື່ນສຳລັບ J/C ແມ່ນ Volt, ເຊິ່ງມາຈາກຊື່ຂອງນັກວິທະຍາສາດ ແລະ ຜູ້ປະດິດແບັດເຕີຣີໄຟຟ້າຊາວອິຕາລີ, Alessandro Volta (1745-1827).

ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າ

V ຢູ່ຈຸດໜຶ່ງ, ຕົວຢ່າງ V ຢູ່ຈຸດ a, ຄື V _a , ບໍ່ສາມາດຮູ້ໄດ້ ເພາະວ່າສິ່ງທີ່ມີຄວາມໝາຍແມ່ນການປ່ຽນແປງຂອງທ່າແຮງ. ຄ່າຂອງການປ່ຽນແປງທີ່ມີທ່າແຮງສາມາດຮູ້ໄດ້ທັງຜ່ານການຄິດໄລ່ ຫຼື ການວັດແທກ. V ປ່ຽນແປງເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າ q ເຄື່ອນທີ່ຈາກຈຸດໜຶ່ງໄປຫາອີກຈຸດໜຶ່ງ. ສົມມຸດວ່າປະຈຸໄຟຟ້າ q ເຄື່ອນທີ່ຈາກຈຸດ a ໄປຫາຈຸດ b, ຫຼັງຈາກນັ້ນການປ່ຽນແປງຂອງທ່າແຮງແມ່ນ:

V _ab ແມ່ນຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດໃນສະໜາມໄຟຟ້າ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນຈຸດ a ແລະ b. ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງລະຫວ່າງຈຸດ a ແລະ b (V _ab ) ແມ່ນເທົ່າກັບ ວຽກທີ່ ເຮັດໂດຍແຮງໄຟຟ້າໃສ່ປະຈຸໄຟຟ້າເມື່ອມັນເຄື່ອນທີ່ຈາກຈຸດ a ໄປຫາຈຸດ b, ຕໍ່ໜ່ວຍປະຈຸ (W _ab /q). ຄວນສັງເກດວ່າວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງໄຟຟ້າໃສ່ປະຈຸ q ເມື່ອມັນເຄື່ອນທີ່ຈາກຈຸດ a ໄປຫາຈຸດ b (W _ab ) ແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຂອງປະຈຸ q (ΔEP). ດັ່ງນັ້ນ, ໃນສົມຜົນຂ້າງເທິງ ΔEP ສາມາດທົດແທນດ້ວຍ W _ab.

ເມື່ອວັດຖຸຢູ່ໃນລະດັບຄວາມສູງໃດໜຶ່ງເໜືອພື້ນດິນ, ມັນມີພະລັງງານທ່າແຮງທາງດ້ານແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ບ່ອນທີ່ໜ້າດິນຖືກໃຊ້ເປັນຈຸດອ້າງອີງ. ໃນກໍລະນີນີ້, ຄວາມສູງຂອງໜ້າດິນ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງທາງດ້ານແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ຢູ່ໜ້າດິນຖືກຕັ້ງເປັນສູນ. ຄ້າຍຄືກັບພະລັງງານທ່າແຮງທາງດ້ານແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ເມື່ອພວກເຮົາລະບຸວ່າຈຸດໜຶ່ງມີທ່າແຮງທາງດ້ານແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ຕ້ອງໃຊ້ຈຸດອື່ນເປັນຈຸດອ້າງອີງ, ໂດຍພິຈາລະນາວ່າມີພຽງແຕ່ຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງເທົ່ານັ້ນທີ່ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ດິນ ຫຼື ຕົວນຳໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບດິນຖືກເລືອກເປັນຈຸດອ້າງອີງ, ບ່ອນທີ່ທ່າແຮງຢູ່ເທິງຕົວນຳ ຫຼື ທ່າແຮງໃນດິນຖືກຕັ້ງເປັນສູນ. ສະນັ້ນ, ຖ້າຈຸດໜຶ່ງມີ V 12 ໂວນ, ຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງລະຫວ່າງຈຸດນັ້ນ ແລະ ດິນແມ່ນ 12 ໂວນ. ໃນແບັດເຕີຣີ 6 ໂວນ, ຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງລະຫວ່າງຂົ້ວບວກ ແລະ ຂົ້ວລົບແມ່ນ 6 ໂວນ. ເນື່ອງຈາກຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງແມ່ນໂວນ, ຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດມັກຈະຖືກເອີ້ນວ່າແຮງດັນໄຟຟ້າ.

ສົມຜົນຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງຂ້າງເທິງນີ້ສາມາດຂຽນໄດ້ອີກດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ຖ້າປະຈຸ q ຜ່ານຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງ V_ab ຫຼັງຈາກນັ້ນພະລັງງານສັກຍະພາບຈະປ່ຽນແປງໂດຍ ΔEP. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າ 2 ຄູລອມຜ່ານຄວາມແຕກຕ່າງສັກຍະພາບ 12 ໂວນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຈະປ່ຽນແປງໂດຍ (2 C)(12 V) = 24 ຈູລ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າ 4 ຄູລອມຜ່ານຄວາມແຕກຕ່າງສັກຍະພາບ 24 ໂວນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຈະປ່ຽນແປງໂດຍ (4 C)(24 V) = 96 ຈູລ.

ດັ່ງນັ້ນການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບ (ΔEP) ແມ່ນມີສັດສ່ວນກັບປະຈຸ (q) ແລະແຮງດັນໄຟຟ້າ (Vab ₎ . ປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ/ຫຼື ແຮງດັນໄຟຟ້າຫຼາຍເທົ່າໃດ, ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ພະລັງງານສັກຍະພາບແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມສາມາດໃນການເຮັດວຽກ, ສະນັ້ນຖ້າການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບມີຂະໜາດໃຫຍ່, ຄວາມສາມາດໃນການເຮັດວຽກກໍ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ເຊັ່ນກັນ.

ສົມຜົນຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງຂ້າງເທິງນີ້ຍັງເປັນສົມຜົນທົ່ວໄປ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ສົມຜົນ V ທີ່ມີລາຍລະອຽດຫຼາຍຂຶ້ນ, ໃຫ້ພິຈາລະນາ ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງ ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເປັນເອກະພາບ ແລະ ທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າດຽວ.

ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເປັນເອກະພາບ

ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເປັນເອກະພາບ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນຈຸດ a ແລະຈຸດ b, ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນຂ້າງລຸ່ມນີ້:

ຄຳອະທິບາຍ: V _ab = ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດ, E = ສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ s = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຈຸດ.

ໂຫຼດຄັ້ງດຽວ

ທ່າແຮງຢູ່ຈຸດໃດໜຶ່ງຍ້ອນການມີປະຈຸໄຟຟ້າດຽວທີ່ຜະລິດສະໜາມໄຟຟ້າສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ:

ລາຍລະອຽດ: V _ab = ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດ, k = ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Coulomb, Q = ປະຈຸໄຟຟ້າດ່ຽວທີ່ຜະລິດສະໜາມໄຟຟ້າ, r = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ Q ແລະຈຸດທີ່ຄິດໄລ່ທ່າແຮງ.

ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ທ່າແຮງ

ສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນປະລິມານເວັກເຕີ, ໃນຂະນະທີ່ທ່າແຮງແມ່ນປະລິມານສະເກລາ. ປະລິມານເວັກເຕີກ່ຽວຂ້ອງກັບທິດທາງ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນຍາກທີ່ຈະຄິດໄລ່ກ່ວາປະລິມານສະເກລາ. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ການຄິດໄລ່ງ່າຍຂຶ້ນ, ສົມຜົນຖືກນຳໃຊ້ທີ່ສະແດງຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງສະໜາມໄຟຟ້າແລະທ່າແຮງ.
ສົມຜົນຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນໜ້ານີ້ໄດ້ຖືກຂຽນຄືນໃໝ່ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ໃນທາງຄະນິດສາດ, ວຽກແມ່ນຜົນຄູນຂອງແຮງ ແລະ ການຍ້າຍຖິ່ນຖານ, ເຊິ່ງແຮງແມ່ນຜົນຄູນຂອງປະຈຸ ແລະ ສະໜາມໄຟຟ້າ. ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງວຽກ, ແຮງ ແລະ ການຍ້າຍຖິ່ນຖານແມ່ນສະແດງອອກຜ່ານສົມຜົນຂ້າງລຸ່ມນີ້:

ຖ້າເອົາສົມຜົນສອງຢ່າງຂ້າງເທິງມາລວມກັນ, ຈະເກີດສົມຜົນໃໝ່ໄດ້ດັ່ງລຸ່ມນີ້:

ຄຳອະທິບາຍ: E = ສະໜາມໄຟຟ້າ, V _ab = ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນຈຸດ a ແລະ b, d = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຈຸດ.

ຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ມີທ່າແຮງແມ່ນໂວນ ແລະ ຫົວໜ່ວຍຂອງໄລຍະທາງແມ່ນແມັດ ດັ່ງນັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າສາມາດສະແດງເປັນຫົວໜ່ວຍໂວນຕໍ່ແມັດ (V/m).
ສົມຜົນນີ້ສາມາດໃຊ້ເພື່ອກຳນົດສະໜາມໄຟຟ້າ (ທີ່ເປັນເອກະພາບ) ຖ້າຮູ້ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຈຸດ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຈຸດເຫຼົ່ານັ້ນ. ອີງຕາມສົມຜົນ, ສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນສັດສ່ວນກັບທ່າແຮງ ແລະ ສັດສ່ວນກັບໄລຍະທາງ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າທ່າແຮງຫຼາຍເທົ່າໃດ, ສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນ, ແລະ ໄລຍະທາງຫຼາຍເທົ່າໃດ, ສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະນ້ອຍລົງ.