د دې موضوع د مطالعې دمخه، لومړی د فزیک ، محافظه کارو ځواکونو ، بریښنایی چارج ، د کولمب قانون او بریښنایی ساحو په اړه مواد درک کړئ.
برقي ځواک یو محافظه کار ځواک دی
د جاذبې قوې او پسرلي قوې سربیره، د محافظه کار قوې بله بیلګه برقي قوه ده. د ښه پوهیدو لپاره چې ولې برقي قوه محافظه کاره قوه بلل کیږي، لاندې توضیحات ولولئ.
فرض کړئ چې دوه برقي چارج شوي پلیټونه شتون لري لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي، کیڼ پلیټ مثبت چارج شوی او ښی پلیټ منفي چارج شوی.n منفي. د تیر په منځ کې دواړه پلیټونه دي د برېښنا ساحې کرښې یان د مثبت چارج څخه د منفي چارج په لور. یو مثبت چارج د مثبت چارج شوي پلیټ سره نږدې دی.
د برقي ساحې شتون د دې لامل کیږي چې مثبت چارج د برقي ساحې په څیر په ورته لوري کې بریښنایی ځواک تجربه کړي، نو مثبت چارج د منفي چارج شوي پلیټ په لور ښي خوا ته ګړندی کیږي . د برقي ځواک لارښوونه ښي خوا ته ده، د چارج د حرکت په ورته لوري کې ، ترڅو بریښنایی ځواک په چارج باندې مثبت کار وکړي. په ریاضي ډول، هغه کار چې د بریښنایی ځواک لخوا په مثبت چارج باندې ترسره کیږي W = F s = q E s دی، چیرې چې W = کار، F = بریښنایی ځواک، s = د دوو پلیټونو ترمنځ فاصله، q = مثبت چارج، E = بریښنایی ساحه.
د منفي چارج شوي پلیټ ته نږدې کیدو وروسته، که چیرې مثبت چارج غواړمبیرته ستنیدلکولای شي خپل اصلي حالت ته نږدې مثبت چارج شوی پلیټ نو ستا سټایل ته اړتیا دهار. کله چې چارج مثبت وي لیږدول شوی کیڼ اړخ ته د مثبت چارج شوي پلیټ په لور، برقي قوه ښي خوا ته روانه وي ترڅو برقي قوه په چارج باندې منفي کار وکړي. په ریاضيکي لحاظ، هغه کار چې د برقي قوې لخوا په مثبت چارج باندې ترسره کیږي W = – F s = – q E s دی.
د مثبت چارج په اړه د برقي قوې لخوا ترسره شوی ټول کار ، کله چې چارج ښي خوا ته حرکت کوي او بیا کیڼ اړخ ته خپل اصلي موقعیت ته حرکت کوي W = q E s – q E s = 0 دی . که چیرې د یو شي په اړه د ځواک لخوا ترسره شوی ټول کار، کله چې شی له خپل اصلي موقعیت څخه لرې کیږي او بیا خپل اصلي موقعیت ته راستنیږي، د صفر سره مساوي وي، نو قوه یو محافظه کار ځواک دی. د پورته توضیحاتو پراساس، دا پایله کیدی شي چې برقي قوه یو محافظه کار ځواک دی.
برقي ځواک او برقي احتمالي انرژي
هغه کار چې د محافظه کار قوې لخوا ترسره کیږي د احتمالي انرژۍ بدلون سره تړاو لري. د مثال په توګه، هغه کار چې د جاذبې قوې لخوا په یوه ډله باندې ترسره کیږي د ډله جاذبې احتمالي انرژي بدلوي. په ورته ډول، هغه کار چې د بریښنایی چارج باندې د بریښنایی ځواک لخوا ترسره کیږي د چارج بریښنایی احتمالي انرژي بدلوي.
په یوه همجنسي برقي ساحه کې مثبت چارج
لاندې دوه ارقام د محافظه کار ځواک لخوا ترسره شوي کار مثالونه ښیې چې د احتمالي انرژۍ بدلون لامل کیږي. د جاذبې قوې لخوا ترسره شوي کار توضیحات او د جاذبې احتمالي انرژۍ بدلون د پرتله کولو په توګه کارول کیږي ترڅو د بریښنایی ځواک لخوا ترسره شوي کار او د بریښنایی احتمالي انرژۍ بدلون پوهیدل اسانه کړي.
په چپ اړخ کې انځور یو شی د غورځېدو ښکارندوی کوي. وړیا د ځمکې سطحې په لور. کله چې یو شی په لوړوالي کې وي، نو د جاذبې اعظمي احتمالي انرژي لري. کله چې یو شی ښکته حرکت کوي، د جاذبې قوه پرې عمل کوي. د جاذبې قوې لوري د شی د بې ځایه کیدو لوري ته ورته ده، یعنې ښکته، نو د جاذبې قوه مثبت کار کوي. کله چې یو شی ښکته سرعت کوي، د هغې لوړوالی کمیږي، په دې توګه د هغې د جاذبې احتمالي انرژي کمیږي. کله چې دا ځمکې ته د رسیدو په حال کې وي، د جاذبې احتمالي انرژي په خپل لږترلږه ارزښت کې وي. دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې د جاذبې قوې لخوا په یو شی باندې ترسره شوی مثبت کار د شی د جاذبې احتمالي انرژي کموي. د جاذبې احتمالي انرژي له لاسه نه ورکول کیږي بلکې په حرکي انرژي بدلیږي، کوم چې د ښکته حرکت په وخت کې د شی د زیاتیدونکي سرعت لخوا ښودل کیږي.
په ښي خوا کې انځور مثبت چارج ښيي.f د مثبت چارج شوي پلیټ سره نږدې دی. کله چې د مثبت چارج شوي پلیټ سره نږدې وي، د چارج بریښنایی احتمالي انرژي په خپل اعظمي حد کې وي. د دوو پلیټونو ترمنځ د بریښنایی ساحې شتون د دې لامل کیږي چې چارج د بریښنایی ځواک لخوا ګړندی شي. مثبت چارج شوی پلیټ په منفي چارج شوي پلیټ بدلیږي. کله چې بار ښي خوا ته حرکت کوي، برقي ځواک هم په ورته لوري لکه څنګه چې د چارج بې ځایه کېدل ښي خوا ته دي، نو برقي قوه مثبت کار کوي. د حرکت په وخت کې ښي خوا ته، د چارج حرکي انرژي زیاتیږي پداسې حال کې چې بریښنایی احتمالي انرژي کمیږي. کله چې دا د منفي چارج شوي پلیټ ته نږدې شي، د چارج بریښنایی احتمالي انرژي په خپل لږترلږه ارزښت کې وي. دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې د بریښنایی ځواک لخوا ترسره شوی مثبت کار په کارګو، د چارج بریښنایی احتمالي انرژي کموي. Sبرعکس، جیکا مثبت چارج بیرته خپل اصلي حالت ته لیږدول کیږي بیا د چارج لیږد لوري چپ لوري ته وي، د لوري په مقابل کې ښي خوا ته برقي ځواکn. ځکه چې برقي قوه په مخالف لوري کې ده، دا په مثبت چارج باندې منفي کار کوي. لکه څنګه چې دا کیڼ اړخ ته حرکت کوي، د بریښنا احتمالي انرژي زیاتیږي. له همدې امله، دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې د بریښنایی ځواک لخوا په چارج باندې ترسره شوی منفي کار د چارج بریښنا احتمالي انرژي زیاتوي.
په یوه همجنسي برقي ساحه کې منفي چارج
د مثبت چارجونو برعکس، منفي چارجونه اعظمي بریښنایی احتمالي انرژي لري کله چې دوی د منفي چارج شوي پلیټ ته نږدې وي او لږترلږه بریښنایی احتمالي انرژي کله چې دوی د مثبت چارج شوي پلیټ ته نږدې وي. په طبیعي ډول، بریښنایی چارجونه په طبیعي ډول د لوړ ظرفیت څخه ټیټ ظرفیت ته حرکت کوي، نو منفي چارجونه هم د منفي چارج شوي پلیټ څخه مثبت چارج شوي پلیټ ته حرکت کوي. د منفي چارج د حرکت لوري چپ لوري ته ده، پداسې حال کې چې د بریښنایی ځواک لارښوونه ښي لوري ته ده، نو بریښنایی ځواک منفي کار کوي. کله چې کیڼ لوري ته حرکت کوي، د منفي چارج بریښنایی احتمالي انرژي کمیږي او لږترلږه ارزښت لري کله چې منفي چارج مثبت چارج شوي پلیټ ته نږدې راشي. دا پایله کیدی شي چې د بریښنایی ځواک لخوا ترسره شوی منفي کار د منفي چارج بریښنایی احتمالي انرژي کموي. بریښنایی احتمالي انرژي له لاسه نه ورکول کیږي بلکه په حرکي انرژي بدلیږي، کوم چې د چارج د زیاتوالي سرعت لخوا ښودل کیږي کله چې مثبت چارج شوي پلیټ ته حرکت کوي.
په یو همجنسي برقي ساحه کې د برېښنا احتمالي انرژي
د چارج د بریښنا احتمالي انرژي کله چې دا په یو ځانګړي موقعیت کې وي نامعلومه ده. په هرصورت، که چیرې چارج له یو ځای څخه بل ځای ته حرکت وکړي، نو د هغې د بریښنا احتمالي انرژي کې بدلون ټاکل کیدی شي. له همدې امله، هغه څه چې مهم دي د احتمالي انرژۍ بدلون دی (ΔEP).
د پرتله کولو لپاره، کله چې آم په خپل ډډ کې وي، نو د جاذبې احتمالي انرژي لري مګر ارزښت یې نه شي معلوم کیدی. که چیرې آم د جاذبې قوې له امله ځمکې ته چټک شي، نو د آم د جاذبې احتمالي انرژي کمښت د W = Δ EP = mgh فورمول په کارولو سره د محاسبې له لارې ټاکل کیدی شي ، چیرې چې m = ډله، g = د جاذبې سرعت، h د آم د ډډ او د ځمکې سطحې ترمنځ فاصله ده.
په ورته ډول، د چارج د بریښنایی احتمالي انرژۍ بدلون هغه وخت پیژندل کیدی شي کله چې چارج د بریښنایی ځواک لخوا له یوې نقطې څخه بلې نقطې ته ګړندی شي. لکه څنګه چې مخکې تشریح شوی، که چیرې یو مثبت چارج د مثبت چارج شوي پلیټ څخه منفي چارج شوي پلیټ ته حرکت وکړي، د چارج د بریښنایی احتمالي انرژۍ کمښت د فورمول W = Δ EP = q E s په کارولو سره محاسبه کیږي، چیرې چې q = بریښنایی چارج، E = بریښنایی ساحه او s د دوو پلیټونو ترمنځ فاصله یا د یو ځای او بل ځای ترمنځ فاصله ده. په ورته ډول، که چیرې یو منفي چارج د منفي چارج شوي پلیټ څخه مثبت چارج شوي پلیټ ته حرکت وکړي، د منفي چارج د بریښنایی احتمالي انرژۍ زیاتوالی د فورمول W = ΔEP = q E s په کارولو سره محاسبه کیږي.
د دوه نقطو چارجونو بریښنایی احتمالي انرژي
د بریښنا احتمالي انرژۍ بدلونونه نه یوازې د یو همجنس بریښنایی ساحې کې د چارجونو لخوا تجربه کیږي، بلکه د یو واحد بریښنایی چارج لخوا تولید شوي بریښنایی ساحه کې هم. فرض کړئ چې یو واحد چارج Q شتون لري چې بریښنایی ساحه تولیدوي او چارج q د چارج Q څخه په r واټن کې دی.
معلومات: k (د کولمب ثابت) = 9 x 109 این ایم2/C2, Q = برقي چارج چې برقي ساحه جوړوي، q = هغه برقي چارج چې د Q چارج له امله رامینځته شوي برقي ساحه کې بې ځایه کیدنه تجربه کوي، s = r = د چارج q او چارج Q ترمنځ واټن.
که دواړه چارجونه یو شان نښه ولري، + یا –، نو دواړه چارجونه یو بل شاته کوي یا له یو بل څخه لرې کیږي ترڅو د احتمالي انرژۍ بدلون مثبت وي (د بریښنا احتمالي انرژي زیاتیږي). دا د یو ډله ایز شی سره ورته دی چې له ځمکې څخه پورته حرکت کوي ترڅو د هغې لوړوالی او د جاذبې احتمالي انرژي زیاته شي. برعکس، که چیرې دوه چارجونه مختلف نښې ولري، دواړه چارجونه یو بل جذبوي یا یو بل ته نږدې کیږي ترڅو د احتمالي انرژۍ بدلون منفي وي (د بریښنا احتمالي انرژي کمیږي). دا د یو ډله ایز شی سره ورته دی چې د ځمکې په لور ښکته حرکت کوي ترڅو د هغې لوړوالی او د جاذبې احتمالي انرژي کمه شي.
برقي قوه یوه محافظه کاره قوه ده، نو د چارج د لارې بڼه د برقي احتمالي انرژۍ په بدلون باندې هیڅ اغیزه نلري. هغه څه چې د برقي احتمالي انرژۍ په بدلون اغیزه کوي د چارج لومړني او وروستي موقعیتونه دي.
په راتلونکې موضوع کې، موږ به د بریښنا احتمالي بیاکتنه وکړو ، یو فزیکي مقدار چې د بریښنا احتمالي انرژۍ سره نږدې تړاو لري.
