د بریښنا ظرفیت

د بریښنایی ظرفیت تعریف

برقي پوټینشیل د هر واحد چارج د بریښنا احتمالي انرژۍ په توګه تعریف شوی . فرض کړئ کله چې دا په a نقطه کې وي، چارج q د EP _a سره مساوي بریښنا احتمالي انرژي لري ، نو په a نقطه کې بریښنا احتمالي په لاندې ډول ترتیب کیږي:

V = برقي پوټینشل، EP = برقي پوټینشل انرژي، q = برقي چارج

V نه یوازې په a نقطه کې دی بلکې د بریښنایی ساحې په ټولو نقطو کې هم دی. a نقطه د مثال په توګه کارول کیږي. لکه څنګه چې وروسته به تشریح شي، V د q چارج پورې اړه نلري.

EP او برقي چارج د پیمانه وړ مقدارونه دي نو ځکه V د پیمانه وړ مقدارونه هم پکې شامل دي. د EP نړیوال سیسټم واحد جول دی او د بریښنایی چارج نړیوال سیسټم واحد کولمب دی نو ځکه د V نړیوال سیسټم واحد جول فی کولمب (J/C) دی. د J/C بل نوم وولټ دی، چې د ایټالوي ساینس پوه او د بریښنایی بیټرۍ اختراع کونکي، الیساندرو ولټا (1745-1827) له نوم څخه اخیستل شوی.

د بریښنا احتمالي توپیر

په یوه نقطه کې V لکه V په a نقطه کې، یعنې V _a ، نشي پیژندل کیدی ځکه چې ترټولو مهم د بریښنایی پوټینشیل بدلون دی. د بریښنایی پوټینشیل بدلونونه د هغې د ارزښت له مخې پیژندل کیدی شي، یا د محاسبې یا اندازه کولو له لارې. V هغه وخت بدلیږي کله چې چارج q له یوې نقطې څخه بلې نقطې ته حرکت کوي. فرض کړئ چې چارج q له a نقطې څخه b نقطې ته حرکت کوي نو د V بدلون دا دی:

Vab د بریښنایی ساحې کې د دوو نقطو ترمنځ د V توپیر دی، د مثال په توګه، ټکي a او b. د نقطو a او b (V _ab ) ترمنځ د V توپیر د بریښنایی چارج کې د بریښنایی ځواک لخوا ترسره شوي کار سره ورته دی کله چې د نقطې a څخه نقطې b ته حرکت کوي، د هر واحد چارج (W _ab / q). دا باید په یاد ولرئ چې د چارج q د بریښنایی ځواک لخوا ترسره شوی کار کله چې د نقطې a څخه نقطې b ته حرکت کوي (W _{ab ) د چارج q (ΔEP) د بریښنایی احتمالي انرژۍ بدلون سره مساوي دی. له همدې امله، په پورته معادله کې، ΔEP د W ab} سره بدلیدلی شي.

کله چې یو شی د ځمکې له سطحې څخه په یو ټاکلي لوړوالي کې وي، نو دا د جاذبې احتمالي انرژي لري، چیرې چې د ځمکې سطحه د حوالې نقطې په توګه کارول کیږي. پدې حالت کې، د ځمکې د سطحې لوړوالی او د ځمکې په سطحه کې د جاذبې احتمالي انرژي صفر ته ټاکل کیږي. د جاذبې احتمالي انرژۍ په څیر، کله چې موږ یو ټکی د یو ځانګړي بریښنایی پوټینشن درلودلو لپاره بیانوو، دا باید یو بل ټکی وي چې د حوالې نقطې په توګه کارول کیږي، یوازې د بریښنایی پوټینشن توپیر په پام کې نیولو سره چې محاسبه کیدی شي. معمولا، د ځمکې یا بریښنایی کنډکټرونه چې له ځمکې سره وصل دي د حوالې نقطو په توګه غوره کیږي، چیرې چې د کنډکټر بریښنایی پوټینشن یا په ځمکه کې بریښنایی پوټینشن صفر ته ټاکل شوی. نو که چیرې یوه نقطه د 12 ولټو بریښنایی پوټینشن ولري، نو د دې نقطې او ځمکې ترمنځ د بریښنایی پوټینشن توپیر 12 ولټو دی. په 6 ولټو بیټرۍ کې، د مثبت ټرمینل او منفي ټرمینل ترمنځ د بریښنایی پوټینشن توپیر 6 ولټو دی. ځکه چې د بریښنایی پوټینشن توپیر واحد ولټ دی، د دوو ټکو ترمنځ د بریښنایی پوټینشن توپیر معمولا ولټاژ بلل کیږي.

پورته د بریښنا احتمالي توپیر معادله بیا په لاندې ډول لیکل کیدی شي:

که چیرې چارج q د بریښنایی احتمالي توپیر V _ab څخه تیریږي ، نو احتمالي انرژي د ΔEP لخوا بدلیږي. د مثال په توګه، د 2 کولمبونو چارج د 12 ولټ بریښنایی احتمالي توپیر څخه تیریږي، بریښنایی احتمالي انرژي د (2 C)(12 V) = 24 جولونو لخوا بدلیږي. په ورته ډول، که چیرې د 4 کولمب چارج د 24 ولټ بریښنایی احتمالي توپیر څخه تیریږي، نو بریښنایی احتمالي انرژي د (4 C) (24 V) = 96 جولونو لخوا بدلیږي.

نو، د بریښنا احتمالي انرژۍ (ΔEP) کې بدلون د چارج (q) او ولتاژ (V _ab ) سره متناسب دی. د بریښنا چارج او ولتاژ لوړ وي، د بریښنا احتمالي انرژۍ کې بدلون لوړ وي. احتمالي انرژي د کار کولو وړتیا پورې اړه لري، نو که چیرې د بریښنا احتمالي انرژۍ کې بدلونونه د پام وړ وي، نو د کار کولو وړتیا هم د پام وړ ده.

د پورته V توپیر معادله لاهم عمومي ده. د V معادلې د لا تفصیلي ترلاسه کولو لپاره، په همجنسي بریښنایی ساحه کې د بریښنایی احتمالي توپیر او د یو واحد چارج لخوا تولید شوي بریښنایی احتمالي توپیر بیاکتنه وکړئ.

په همجنسي برقي ساحه کې برقي پوټینشن

په یوه همجنسي بریښنایی ساحه کې د دوو نقطو ترمنځ د V توپیر، د مثال په توګه، نقطه a او نقطه b، د لاندې معادلې په کارولو سره محاسبه کیدی شي:

V _ab = د دوو نقطو ترمنځ V توپیر، E = بریښنایی ساحه، او d = د دوو نقطو ترمنځ فاصله.

V د واحد چارج لخوا تولید شوی

په یوه نقطه کې د یو واحد چارج له امله چې بریښنایی ساحه رامینځته کوي V د معادلې په کارولو سره محاسبه کیدی شي:

V _ab = د دوو نقطو ترمنځ د V توپیر، k = د کولمب ثابت، Q = واحد چارج چې بریښنایی ساحه تولیدوي، r = د Q چارج او هغه نقطې ترمنځ فاصله چې V پکې محاسبه کیږي.

د برقي ساحې (E) او برقي پوټینشن (V) ترمنځ اړیکه

د برېښنا ساحه E د ویکتور مقدار دی، پداسې حال کې چې V د پیمانه اندازه ده. د ویکتور مقدار سمت لري نو د پیمانه مقدارونو محاسبه کولو په پرتله محاسبه کول ډیر ستونزمن دي. د برېښنا ساحې محاسبه اسانه کولو لپاره، د یوې معادلې په کارولو سره چې د بریښنا ساحې او V ترمنځ اړیکه بیانوي.

د احتمالي توپیر معادله چې مخکې تشریح شوې په لاندې ډول بیا لیکل شوې ده:

په ریاضيکي لحاظ، کار د قوې او بې ځایه کېدو محصول دی، چیرې چې قوه د چارج او برقي ساحې محصول دی. د کار، قوې او بې ځایه کېدو ترمنځ اړیکه د لاندې معادلې له لارې څرګندیږي:

که پورته دواړه معادلې سره یوځای شي، نو نوې معادلې په لاندې ډول رامینځته کیږي:

E = برقي ساحه، V _ab = د دوو نقطو ترمنځ د برېښنايي احتمالي توپیر لکه a او b نقطې، d = د دوو نقطو ترمنځ واټن.

د احتمالي توپیر واحد ولټ دی، او د واټن واحد میټر دی، نو د بریښنا ساحه د هر متر (V/m) په واحدونو کې د ولټونو په توګه بیان کیدی شي.

دا معادله د بریښنایی (همجنس) ساحې د ټاکلو لپاره کارول کیدی شي چې د دوو نقطو ترمنځ د احتمالي توپیر او د دوو نقطو ترمنځ واټن په نوم پیژندل کیږي. د معادلې پر بنسټ، بریښنایی ساحه د V سره متناسب او د واټن سره معکوس متناسب ده. دا پدې مانا ده چې V لوړ وي، بریښنایی ساحه لوړه وي او فاصله لوړه وي، بریښنایی ساحه کوچنۍ وي.