විද්යුත් විභවය අර්ථ දැක්වීම
විද්යුත් විභවය යනු ඒකක ආරෝපණයකට විද්යුත් විභව ශක්තිය ලෙස අර්ථ දැක්වේ . එය a ලක්ෂ්යයේ ඇති විට, q ආරෝපණයේ විද්යුත් විභව ශක්තිය EP a ට සමාන යැයි උපකල්පනය කරන්න , එවිට a ලක්ෂ්යයේ විද්යුත් විභවය පහත පරිදි සූත්රගත කෙරේ:
V = විද්යුත් විභවය, EP = විද්යුත් විභව ශක්තිය, q = විද්යුත් ආරෝපණය
V යනු a ලක්ෂ්යයේ පමණක් නොව විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ සියලුම ලක්ෂ්යවල ද වේ. a ලක්ෂ්යය උදාහරණයක් ලෙස භාවිතා කෙරේ. පසුව පැහැදිලි කරන පරිදි, V ආරෝපණය q මත රඳා නොපවතී.
EP සහ විද්යුත් ආරෝපණය අදිශ ප්රමාණ වන බැවින් V ට අදිශ ප්රමාණ ද ඇතුළත් වේ. EP හි ජාත්යන්තර පද්ධති ඒකකය ජූල් වන අතර විද්යුත් ආරෝපණයේ ජාත්යන්තර පද්ධති ඒකකය කූලෝම්බ් වන බැවින් V හි ජාත්යන්තර පද්ධති ඒකකය ජූල් පර් කූලෝම්බ් (J/C) වේ. J/C සඳහා තවත් නමක් වන්නේ වෝල්ට් ය, එය ඉතාලි විද්යාඥයෙකු සහ විදුලි බැටරියේ නව නිපැයුම්කරු වන ඇලෙස්සැන්ඩ්රෝ වෝල්ටා (1745-1827) ගේ නමෙන් උපුටා ගන්නා ලදී.
විද්යුත් විභව වෙනස
a ලක්ෂ්යයේ V වැනි ලක්ෂ්යයක V, එනම් V a , දැනගත නොහැක, මන්ද වඩාත්ම වැදගත් වන්නේ විද්යුත් විභවයේ වෙනසයි. විද්යුත් විභවයේ වෙනස්කම් එහි අගය අනුව ගණනය කිරීම් හෝ මිනුම් හරහා දැනගත හැකිය. ආරෝපණ q එක් ලක්ෂ්යයක සිට තවත් ලක්ෂ්යයකට ගමන් කරන විට V වෙනස් වේ. ආරෝපණ q a ලක්ෂ්යයේ සිට b ලක්ෂ්යයට ගමන් කරයි යැයි සිතමු, එවිට V හි වෙනස වන්නේ:
Vab යනු විද්යුත් ක්ෂේත්රයක ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර V වෙනසක් වන අතර, උදාහරණයක් ලෙස, a සහ b ලක්ෂ්ය අතර වේ. a සහ b ලක්ෂ්ය අතර V හි වෙනස (V ab ) ඒකක ආරෝපණයකට (W ab / q) a ලක්ෂ්යයේ සිට b ලක්ෂ්යයට චලනය වන විට විද්යුත් ආරෝපණයේ විද්යුත් බලය මගින් කරන කාර්යයට සමාන වේ . a ලක්ෂ්යයේ සිට b ලක්ෂ්යයට (W ab ) චලනය වන විට ආරෝපණ q හි විද්යුත් බලය මගින් කරන කාර්යය ආරෝපණ q (ΔEP) හි විද්යුත් විභව ශක්තියේ වෙනසට සමාන බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය. එබැවින්, ඉහත සමීකරණයේදී, ΔEP W ab සමඟ ප්රතිස්ථාපනය කළ හැකිය.
වස්තුවක් බිම් මතුපිටට වඩා යම් උසකින් ඇති විට, එයට ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තියක් ඇති අතර, එහිදී බිම් මතුපිට යොමු ලක්ෂ්යයක් ලෙස භාවිතා කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී, බිම් මතුපිට උස සහ බිම් මතුපිටට කෙළින්ම ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තිය ශුන්යයට සකසා ඇත. ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තියට සමානව, යම් විද්යුත් විභවයක් ඇති බවට අපි ලක්ෂ්යයක් ප්රකාශ කරන විට, එය ගණනය කළ හැකි විද්යුත් විභවයේ වෙනස පමණක් සලකා බලා, යොමු ලක්ෂ්යයක් ලෙස භාවිතා කරන තවත් ලක්ෂ්යයක් විය යුතුය. සාමාන්යයෙන්, බිමට සම්බන්ධ කර ඇති බිම් හෝ විද්යුත් සන්නායක යොමු ලක්ෂ්ය ලෙස තෝරා ගනු ලැබේ, එහිදී සන්නායකයේ විද්යුත් විභවය හෝ භූමියේ ඇති විද්යුත් විභවය ශුන්යයට සකසා ඇත. එබැවින් ලක්ෂ්යයකට වෝල්ට් 12 ක විද්යුත් විභවයක් තිබේ නම්, එම ලක්ෂ්යය සහ භූමිය අතර විද්යුත් විභව වෙනස වෝල්ට් 12 කි. වෝල්ට් 6 ක බැටරියක, ධන අග්රය සහ සෘණ අග්රය අතර විද්යුත් විභව වෙනස වෝල්ට් 6 කි. විද්යුත් විභව වෙනසෙහි ඒකකය වෝල්ට් වන බැවින්, ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විද්යුත් විභව වෙනස සාමාන්යයෙන් වෝල්ටීයතාවය ලෙස හැඳින්වේ.
ඉහත විද්යුත් විභව වෙනස සමීකරණය නැවතත් මෙසේ ලිවිය හැක.
ආරෝපණය q විද්යුත් විභව වෙනස V ab හරහා ගමන් කරන්නේ නම් , විභව ශක්තිය ΔEP කින් වෙනස් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, කූලෝම් 2 ක ආරෝපණය වෝල්ට් 12 ක විද්යුත් විභව වෙනස හරහා ගමන් කරයි නම්, විද්යුත් විභව ශක්තිය (2 C) (12 V) = ජූල් 24 කින් වෙනස් වේ. එලෙසම, කූලෝම් 4 ක ආරෝපණය වෝල්ට් 24 ක විද්යුත් විභව වෙනසක් හරහා ගමන් කරන්නේ නම්, විද්යුත් විභව ශක්තිය (4 C) (24 V) = ජූල් 96 කින් වෙනස් වේ.
ඉතින්, විද්යුත් විභව ශක්තියේ (ΔEP) වෙනස ආරෝපණයට (q) සහ වෝල්ටීයතාවයට (V ab ) සමානුපාතික වේ. විද්යුත් ආරෝපණය සහ වෝල්ටීයතාවය වැඩි වන තරමට විද්යුත් විභව ශක්තියේ වෙනස වැඩි වේ. විභව ශක්තිය වැඩ කිරීමේ හැකියාවට සම්බන්ධ වේ, එබැවින් විද්යුත් විභව ශක්තියේ වෙනස්කම් සැලකිය යුතු නම්, වැඩ කිරීමේ හැකියාව ද සැලකිය යුතු වේ.
ඉහත V වෙනසෙහි සමීකරණය තවමත් සාමාන්යයි. වඩාත් සවිස්තරාත්මක V සමීකරණයක් ලබා ගැනීම සඳහා, සමජාතීය විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ විද්යුත් විභව වෙනස සහ තනි ආරෝපණයකින් නිපදවන විද්යුත් විභව වෙනස සමාලෝචනය කරන්න.
සමජාතීය විද්යුත් ක්ෂේත්රයක විද්යුත් විභවය
සමජාතීය විද්යුත් ක්ෂේත්රයක ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර V හි වෙනස, උදාහරණයක් ලෙස, ලක්ෂ්යය a සහ ලක්ෂ්යය b, පහත සමීකරණය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
V ab = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර V වෙනස, E = විද්යුත් ක්ෂේත්රය, සහ d = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර දුර.
තනි ආරෝපණයෙන් නිපදවන V
විද්යුත් ක්ෂේත්රය ජනනය කරන තනි ආරෝපණයක් හේතුවෙන් ලක්ෂ්යයක V අගය පහත සමීකරණය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
V ab = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර V වෙනස, k = කූලෝම් නියතය, Q = විද්යුත් ක්ෂේත්රය නිපදවන තනි ආරෝපණය, r = ආරෝපණ Q සහ V ගණනය කරන ලක්ෂ්යය අතර දුර.
විද්යුත් ක්ෂේත්රය (E) සහ විද්යුත් විභවය (V) අතර සම්බන්ධතාවය
විද්යුත් ක්ෂේත්රය E යනු දෛශික ප්රමාණයක් වන අතර V යනු අදිශ ප්රමාණයක් වේ. දෛශික ප්රමාණයට දිශාව ඇතුළත් වන බැවින් අදිශ ප්රමාණ ගණනය කිරීමට සාපේක්ෂව ගණනය කිරීම වඩාත් අභියෝගාත්මක වේ. විද්යුත් ක්ෂේත්රය ගණනය කිරීම පහසු කිරීම සඳහා, විද්යුත් ක්ෂේත්රය සහ V අතර සම්බන්ධතාවය සඳහන් කරන සමීකරණයක් භාවිතා කරයි.
කලින් විස්තර කළ විභව වෙනස සමීකරණය පහත පරිදි නැවත ලියනු ලැබේ:
ගණිතමය වශයෙන්, කාර්යය යනු බලයේ සහ විස්ථාපනයේ ගුණිතය වන අතර, බලය යනු ආරෝපණයේ සහ විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ ගුණිතයයි. කාර්යය, බලය සහ විස්ථාපනය අතර සම්බන්ධතාවය පහත සමීකරණය හරහා ප්රකාශ වේ:
ඉහත සමීකරණ දෙක එකට එකතු කළහොත්, නව සමීකරණය පහත පරිදි ජනනය වේ:
E = විද්යුත් ක්ෂේත්රය, V ab = a සහ b වැනි ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විද්යුත් විභව වෙනස, d = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර දුර.
විභව වෙනසෙහි ඒකකය වෝල්ට් වන අතර, දුරෙහි ඒකකය මීටරය වන අතර එමඟින් විද්යුත් ක්ෂේත්රය මීටරයකට වෝල්ට් ඒකක (V/m) වලින් ප්රකාශ කළ හැකිය.
මෙම සමීකරණය භාවිතා කර ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස සහ ලක්ෂ්ය දෙක අතර දුර ලෙස හඳුන්වන විද්යුත් (සමජාතීය) ක්ෂේත්රය තීරණය කළ හැකිය. සමීකරණය මත පදනම්ව, විද්යුත් ක්ෂේත්රය V ට සමානුපාතික වන අතර දුරට ප්රතිලෝමව සමානුපාතික වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ V වැඩි වන තරමට විද්යුත් ක්ෂේත්රය වැඩි වන අතර දුර වැඩි වන තරමට විද්යුත් ක්ෂේත්රය කුඩා වන බවයි.
