هن موضوع جو مطالعو ڪرڻ کان اڳ، پهرين فزڪس ، قدامت پسند قوتن ، برقي چارج ، ڪولمب جي قانون ۽ برقي شعبن تي مواد کي سمجھو.
برقي قوت هڪ قدامت پسند قوت آهي
ثقلي قوت ۽ اسپرنگ فورس کان علاوه، قدامت پسند قوت جو هڪ ٻيو مثال برقي قوت آهي. بهتر سمجهڻ لاءِ ته برقي قوت کي قدامت پسند قوت ڇو سڏيو ويندو آهي، هيٺ ڏنل وضاحت پڙهو.
فرض ڪريو ته تصوير ۾ ڏيکاريل ٻه برقي چارج ٿيل پليٽون آهن، کاٻي پليٽ مثبت طور تي چارج ٿيل آهي ۽ ساڄي پليٽ منفي طور تي چارج ٿيل آهي.n منفي. وچ ۾ تير ٻئي پليٽون آهن بجلي جي ميدان جون لائينون يانگ هڪ مثبت چارج مان هڪ منفي چارج ڏانهن. هڪ مثبت چارج هڪ مثبت چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو آهي.
برقي ميدان جي موجودگي هڪ مثبت چارج کي برقي ميدان جي ساڳئي طرف هڪ برقي قوت جو تجربو ڪرڻ جو سبب بڻائيندي آهي، جنهن جي ڪري مثبت چارج ساڄي طرف منفي چارج ٿيل پليٽ ڏانهن تيز ٿئي ٿو. برقي قوت جو رخ ساڄي طرف آهي، چارج جي حرڪت جي هدايت جي ساڳئي طرف ، ته جيئن برقي قوت چارج تي مثبت ڪم ڪري. رياضي طور تي، مثبت چارج تي برقي قوت پاران ڪيل ڪم W = F s = q E s آهي، جتي W = ڪم، F = برقي قوت، s = ٻن پليٽن جي وچ ۾ فاصلو، q = مثبت چارج، E = برقي ميدان.
منفي چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو پهچڻ کان پوءِ، جيڪڏهن مثبت چارج چاهيان ڀوواپسيڪري سگهي ٿو پنهنجي اصل حيثيت ڏانهن ويجھو مثبت طور تي چارج ٿيل پليٽ پوءِ توهان جي انداز جي ضرورت آهي.آر. جڏهن چارج مثبت آهي منتقل ڪيو ويو کاٻي پاسي مثبت طور تي چارج ٿيل پليٽ ڏانهن، برقي قوت ساڄي طرف هدايت ڪئي وئي آهي ته جيئن برقي قوت چارج تي منفي ڪم ڪري. رياضي طور تي، مثبت چارج تي برقي قوت پاران ڪيل ڪم W = – F s = – q E s آهي.
جڏهن چارج ساڄي طرف هلي ٿو ۽ پوءِ ٻيهر کاٻي طرف پنهنجي اصلي پوزيشن ڏانهن هلي ٿو ته مثبت چارج تي برقي قوت پاران ڪيل ڪل ڪم W = q E s – q E s = 0 آهي . جيڪڏهن ڪنهن شيءِ تي قوت پاران ڪيل ڪل ڪم، جڏهن شيءِ پنهنجي اصلي پوزيشن کان پري ٿي وڃي ٿي ۽ پوءِ پنهنجي اصلي پوزيشن ڏانهن موٽي ٿي، صفر جي برابر آهي، ته پوءِ قوت هڪ قدامت پسند قوت آهي. مٿي ڏنل وضاحت جي بنياد تي، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته برقي قوت هڪ قدامت پسند قوت آهي.
برقي قوت ۽ برقي امڪاني توانائي
هڪ قدامت پسند قوت پاران ڪيل ڪم امڪاني توانائي ۾ تبديلي سان لاڳاپيل آهي. مثال طور، هڪ ماس تي ڪشش ثقل قوت پاران ڪيل ڪم ماس جي ڪشش ثقل امڪاني توانائي کي تبديل ڪري ٿو. ساڳئي طرح، هڪ برقي چارج تي برقي قوت پاران ڪيل ڪم چارج جي برقي امڪاني توانائي کي تبديل ڪري ٿو.
هڪجهڙي برقي ميدان ۾ مثبت چارج
هيٺ ڏنل ٻه انگ اکر هڪ قدامت پسند قوت پاران ڪيل ڪم جي مثالن کي بيان ڪن ٿا جيڪو امڪاني توانائي ۾ تبديلي جو سبب بڻجندو آهي. ڪشش ثقل قوت پاران ڪيل ڪم ۽ ڪشش ثقل امڪاني توانائي ۾ تبديلي جي وضاحتن کي برقي قوت پاران ڪيل ڪم ۽ برقي امڪاني توانائي ۾ تبديلي کي سمجهڻ ۾ سهولت ڏيڻ لاءِ مقابلي طور استعمال ڪيو ويندو آهي.
کاٻي پاسي واري تصوير ۾ هڪ شيءِ ڪِرندي ڏيکاريل آهي. واندو زمين جي مٿاڇري ڏانهن. جڏهن ڪنهن شيءِ جي اوچائي تي هوندي آهي، ته ان ۾ وڌ ۾ وڌ ڪشش ثقل جي امڪاني توانائي هوندي آهي. جڏهن ڪا شيءِ هيٺ لهي ٿي، ته ڪشش ثقل جي قوت ان تي عمل ڪري ٿي. ڪشش ثقل جي قوت جو رخ ان شيءِ جي بي گھرڻ جي هدايت جي برابر آهي، يعني هيٺ لهي، تنهن ڪري ڪشش ثقل جي قوت مثبت ڪم ڪري ٿي. جڏهن ڪا شيءِ هيٺ لهي ٿي، ته ان جي اوچائي گهٽجي ٿي، جنهن ڪري ان جي ڪشش ثقل جي امڪاني توانائي گهٽجي ٿي. جڏهن اهو زمين تي پهچڻ وارو هوندو آهي، ته ڪشش ثقل جي امڪاني توانائي پنهنجي گهٽ ۾ گهٽ قدر تي هوندي آهي. اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته ڪنهن به شيءِ تي ڪشش ثقل جي قوت جو مثبت ڪم ان شيءِ جي ڪشش ثقل جي امڪاني توانائي کي گهٽائي ٿو. ڪشش ثقل جي امڪاني توانائي ضايع نه ٿيندي آهي پر حرڪتي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي، جيڪا هيٺئين طرف حرڪت ڪرڻ وقت شئي جي وڌندڙ رفتار سان ظاهر ٿئي ٿي.
ساڄي پاسي واري تصوير هڪ مثبت چارج ڏيکاري ٿي.f هڪ مثبت چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو آهي. جڏهن هڪ مثبت چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو هوندو آهي، ته چارج جي برقي امڪاني توانائي پنهنجي وڌ ۾ وڌ هوندي آهي. ٻنهي پليٽن جي وچ ۾ هڪ برقي ميدان جي موجودگي سبب چارج تيز ٿئي ٿو برقي قوت ذريعي مثبت طور تي چارج ٿيل پليٽ کان منفي طور تي چارج ٿيل پليٽ تائين. جڏهن لوڊ ساڄي پاسي هلي ٿو.، برقي قوت پڻ ساڳئي طرف جيئن چارج جي منتقلي ساڄي پاسي آهي، ته جيئن برقي قوت مثبت ڪم ڪري. حرڪت دوران ساڄي پاسي، چارج جي حرڪي توانائي وڌي ٿي جڏهن ته برقي امڪاني توانائي گهٽجي ٿي. جڏهن اهو منفي چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو پهچي ٿو، ته چارج جي برقي امڪاني توانائي ان جي گهٽ ۾ گهٽ قدر تي هوندي آهي. اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته برقي قوت پاران ڪيل مثبت ڪم ڪارگو، چارج جي برقي امڪاني توانائي کي گهٽائڻ. Sان جي برعڪس، جيڪڏهن مثبت چارج کي ان جي اصلي پوزيشن ڏانهن واپس منتقل ڪيو ويندو آهي پوءِ چارج ٽرانسفر جي هدايت کاٻي پاسي هوندي، هدايت جي سامهون ساڄي پاسي برقي قوتn. ڇاڪاڻ ته برقي قوت مخالف طرفن ۾ ڪم ڪري ٿي، اهو مثبت چارج تي منفي ڪم ڪري ٿي. جيئن اهو کاٻي پاسي هلي ٿو، برقي امڪاني توانائي وڌي ٿي. تنهن ڪري، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته برقي قوت پاران چارج تي ڪيل منفي ڪم چارج جي برقي امڪاني توانائي کي وڌائي ٿو.
هڪجهڙائي برقي ميدان ۾ منفي چارج
مثبت چارجز جي برعڪس، منفي چارجز ۾ وڌ ۾ وڌ برقي امڪاني توانائي هوندي آهي جڏهن اهي منفي چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو هوندا آهن ۽ گهٽ ۾ گهٽ برقي امڪاني توانائي هوندي آهي جڏهن اهي مثبت چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو هوندا آهن. قدرتي طور تي، برقي چارجز قدرتي طور تي اعلي صلاحيت کان گهٽ صلاحيت ڏانهن منتقل ٿيندا آهن، تنهنڪري منفي چارجز پڻ منفي چارج ٿيل پليٽ کان مثبت چارج ٿيل پليٽ ڏانهن منتقل ٿيندا آهن. منفي چارج جي حرڪت جو رخ کاٻي طرف هوندو آهي، جڏهن ته برقي قوت جو رخ ساڄي طرف هوندو آهي، تنهن ڪري برقي قوت منفي ڪم ڪندي آهي. کاٻي طرف منتقل ٿيڻ تي، منفي چارج جي برقي امڪاني توانائي گهٽجي ويندي آهي ۽ گهٽ ۾ گهٽ قدر هوندي آهي جڏهن منفي چارج مثبت چارج ٿيل پليٽ جي ويجهو ايندو آهي. اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته برقي قوت پاران ڪيل منفي ڪم منفي چارج جي برقي امڪاني توانائي کي گهٽائي ٿو. برقي امڪاني توانائي ضايع نه ٿيندي آهي پر حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي، جيڪا مثبت چارج ٿيل پليٽ ڏانهن وڌڻ وقت چارج جي وڌندڙ رفتار سان ظاهر ٿئي ٿي.
هڪجهڙائي برقي ميدان ۾ برقي امڪاني توانائي
جڏهن چارج ڪنهن خاص پوزيشن ۾ هوندو آهي ته ان جي برقي امڪاني توانائي نامعلوم هوندي آهي. جڏهن ته، جيڪڏهن چارج هڪ جڳهه کان ٻئي هنڌ منتقل ٿئي ٿو، ته ان جي برقي امڪاني توانائي ۾ تبديلي جو اندازو لڳائي سگهجي ٿو. تنهن ڪري، جيڪو معاملو آهي اهو آهي امڪاني توانائي ۾ تبديلي (ΔEP).
مقابلي لاءِ، جڏهن هڪ آم پنهنجي ٿڙ تي هوندو آهي، ته ان ۾ ڪشش ثقل امڪاني توانائي هوندي آهي پر ان جي قيمت معلوم نه ٿي سگهي. جيڪڏهن آم ڪشش ثقل جي قوت سان زمين ڏانهن تيز ڪيو ويندو آهي، ته آم جي ڪشش ثقل امڪاني توانائي ۾ گهٽتائي کي فارمولا W = Δ EP = mgh استعمال ڪندي حسابن ذريعي طئي ڪري سگهجي ٿو، جتي m = ماس، g = ڪشش ثقل تيز رفتاري، h آم جي ٿڙ ۽ زمين جي مٿاڇري جي وچ ۾ فاصلو آهي.
ساڳئي طرح، هڪ چارج جي برقي امڪاني توانائي ۾ تبديلي کي معلوم ڪري سگهجي ٿو جڏهن چارج هڪ برقي قوت سان هڪ نقطي کان ٻئي نقطي تائين تيز ٿئي ٿي. جيئن اڳ ۾ بيان ڪيو ويو آهي، جيڪڏهن هڪ مثبت چارج هڪ مثبت چارج ٿيل پليٽ کان هڪ منفي چارج ٿيل پليٽ ڏانهن منتقل ٿئي ٿو، چارج جي برقي امڪاني توانائي ۾ گهٽتائي جو حساب فارمولا W = Δ EP = q E s استعمال ڪندي ڪيو ويندو آهي، جتي q = برقي چارج، E = برقي ميدان ۽ s ٻن پليٽن جي وچ ۾ فاصلو يا هڪ جڳهه ۽ ٻئي جي وچ ۾ فاصلو آهي. ساڳئي طرح، جيڪڏهن هڪ منفي چارج هڪ منفي چارج ٿيل پليٽ کان هڪ مثبت چارج ٿيل پليٽ ڏانهن منتقل ٿئي ٿو، ته منفي چارج جي برقي امڪاني توانائي ۾ واڌ جو حساب فارمولا W = ΔEP = q E s استعمال ڪندي ڪيو ويندو آهي.
ٻن نقطي چارجن جي برقي امڪاني توانائي
برقي امڪاني توانائي ۾ تبديليون صرف هڪجهڙائي واري برقي ميدان ۾ چارجز ذريعي نه پر هڪ واحد برقي چارج ذريعي پيدا ٿيندڙ برقي ميدان ۾ پڻ محسوس ٿينديون آهن. فرض ڪريو ته هڪ واحد چارج Q آهي جيڪو هڪ برقي ميدان پيدا ڪري ٿو ۽ چارج q چارج Q کان r جي مفاصلي تي آهي.
معلومات: k (ڪولومب جو مستقل) = 9 x 109 ايم2/C2, Q = برقي چارج جيڪو برقي ميدان پيدا ڪري ٿو، q = برقي چارج جيڪو چارج Q ذريعي پيدا ٿيندڙ برقي ميدان ۾ نقل مکاني جو تجربو ڪري ٿو، s = r = چارج q جو چارج Q کان مفاصلو.
جيڪڏهن ٻنهي چارجن جو نشان ساڳيو آهي، + يا –، ته پوءِ ٻئي چارج هڪ ٻئي کي ڌڪيندا آهن يا هڪ ٻئي کان پري ويندا آهن ته جيئن امڪاني توانائي ۾ تبديلي مثبت هجي (برقي امڪاني توانائي وڌي ٿي). اهو هڪ ماس شئي وانگر آهي جيڪو زمين کان مٿي طرف وڌي رهيو آهي ته جيئن ان جي اوچائي ۽ ڪشش ثقل امڪاني توانائي وڌي وڃي. ان جي برعڪس، جيڪڏهن ٻنهي چارجن ۾ مختلف نشانيون آهن، ته ٻئي چارج هڪ ٻئي کي متوجه ڪن ٿا يا هڪ ٻئي جي ويجهو وڃن ٿا ته جيئن امڪاني توانائي ۾ تبديلي منفي هجي (برقي امڪاني توانائي گهٽجي وڃي ٿي). اهو هڪ ماس شئي وانگر آهي جيڪو زمين ڏانهن هيٺ لهي رهيو آهي ته جيئن ان جي اوچائي ۽ ڪشش ثقل امڪاني توانائي گهٽجي وڃي.
برقي قوت هڪ قدامت پسند قوت آهي، تنهن ڪري چارج جي رستي جي شڪل برقي امڪاني توانائي ۾ تبديلي تي ڪو به اثر نه وجهي ٿي. برقي امڪاني توانائي ۾ تبديلي کي جيڪو متاثر ڪري ٿو اهو چارج جي شروعاتي ۽ آخري پوزيشن آهي.
ايندڙ موضوع ۾، اسين برقي صلاحيت جو جائزو وٺنداسين ، هڪ جسماني مقدار جيڪا برقي امڪاني توانائي سان ويجهي سان لاڳاپيل آهي.
