අවබෝධය
විද්යුත් විභවය යනු විද්යුත් ආරෝපණ ඒකකයකට ඇති විභව ශක්තිය ලෙස අර්ථ දැක්වේ . උදාහරණයක් ලෙස, a ලක්ෂ්යයේදී, q ආරෝපණයට EP a විභව ශක්තියක් ඇති විට , a ලක්ෂ්යයේ විභවය පහත පරිදි සූත්රගත කෙරේ:
විස්තරය: V = විද්යුත් විභවය, EP = විද්යුත් විභව ශක්තිය, q = විද්යුත් ආරෝපණය.
V, a ලක්ෂ්යයේ පමණක් නොව විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ සියලුම ලක්ෂ්යවල ද පවතී . a ලක්ෂ්යය උදාහරණයක් ලෙස භාවිතා කරයි. පසුව පැහැදිලි කරන පරිදි, එහි අගය q ආරෝපණය මත රඳා නොපවතී.
EP සහ විද්යුත් ආරෝපණය අදිශ ප්රමාණ වේ, එබැවින් V ද අදිශ ප්රමාණ වේ. EP හි ජාත්යන්තර පද්ධති ඒකකය ජූල් වන අතර විද්යුත් ආරෝපණයේ ජාත්යන්තර පද්ධති ඒකකය කූලෝම්බ් වේ, එබැවින් V හි ජාත්යන්තර පද්ධති ඒකකය ජූල් පර් කූලෝම්බ් (J/C) වේ. J/C සඳහා තවත් නමක් වන්නේ වෝල්ට් වන අතර එය ඉතාලි විද්යාඥයෙකු සහ විදුලි බැටරියේ නව නිපැයුම්කරු වන ඇලෙස්සැන්ඩ්රෝ වෝල්ටා (1745-1827) ගේ නමෙන් උපුටා ගන්නා ලදී.
විද්යුත් විභව වෙනස
උදාහරණයක් ලෙස a ලක්ෂ්යයේ V, එනම් V a , දැනගත නොහැක, මන්ද අර්ථවත් වන්නේ විභවයේ වෙනසයි. විභව වෙනසෙහි අගය ගණනය කිරීම හෝ මැනීම මගින් 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 විභවයේ වෙනස වනුයේ:
V ab යනු විද්යුත් ක්ෂේත්රයක ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනසයි, උදාහරණයක් ලෙස a සහ b ලක්ෂ්ය. a සහ b ලක්ෂ්ය (V ab ) අතර විභව වෙනස, ඒකක ආරෝපණයකට (W ab /q) a ලක්ෂ්යයේ සිට b ලක්ෂ්යයට විද්යුත් ආරෝපණය චලනය වන විට විද්යුත් බලය මගින් සිදු කරන කාර්යයට සමාන වේ . a ලක්ෂ්යයේ සිට b ලක්ෂ්යයට (W ab ) චලනය වන විට ආරෝපණය q මත විද්යුත් බලය මගින් සිදු කරන කාර්යය q (ΔEP) ආරෝපණයේ විභව ශක්තියේ වෙනසට සමාන බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය . එබැවින්, ඉහත සමීකරණයේදී ΔEP W ab මගින් ප්රතිස්ථාපනය කළ හැකිය.
වස්තුවක් බිමට ඉහළින් 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, ලක්ෂ්යයකට යම් විභවයක් ඇති බව අප ප්රකාශ කරන විට, විභව වෙනස පමණක් ගණනය කළ හැකි බව සලකන විට, තවත් ලක්ෂ්යයක් යොමු ලක්ෂ්යයක් ලෙස භාවිතා කළ යුතුය. සාමාන්යයෙන්, බිම හෝ බිමට සම්බන්ධ කර ඇති විද්යුත් සන්නායකයක් යොමු ලක්ෂ්යය ලෙස තෝරා ගනු ලැබේ, එහිදී සන්නායකයේ විභවය හෝ භූමියේ විභවය ශුන්යයට සකසා ඇත. එබැවින්, ලක්ෂ්යයක V අගය 12 V නම්, එම ලක්ෂ්යය සහ භූමිය අතර විභව වෙනස වෝල්ට් 12 කි. 6 වෝල්ට් බැටරියක, ධන අග්රය සහ සෘණ අග්රය අතර විභව වෙනස වෝල්ට් 6 කි. විභව වෙනසෙහි ඒකකය වෝල්ට් වන බැවින්, ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස සාමාන්යයෙන් විද්යුත් වෝල්ටීයතාවය ලෙස හැඳින්වේ.
ඉහත විභව වෙනස සමීකරණය නැවත පහත පරිදි ලිවිය හැකිය:
ආරෝපණය q විභව වෙනසක් V හරහා ගමන් කරන්නේ නම්ab එවිට විභව ශක්තිය ΔEP මගින් වෙනස් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, කූලෝම් 2 ක ආරෝපණයක් වෝල්ට් 12 ක විභව වෙනසක් හරහා ගමන් කරන්නේ නම්, විභව ශක්තිය (2 C) (12 V) = ජූල් 24 කින් වෙනස් වේ. එලෙසම, කූලෝම් 4 ක ආරෝපණයක් වෝල්ට් 24 ක විභව වෙනසක් හරහා ගමන් කරන්නේ නම්, විභව ශක්තිය (4 C) (24 V) = ජූල් 96 කින් වෙනස් වේ.
එබැවින් විභව ශක්තියේ (ΔEP) වෙනස ආරෝපණයට (q) සහ විද්යුත් වෝල්ටීයතාවයට (Vab ) සමානුපාතික වේ . විද්යුත් ආරෝපණය සහ/හෝ විද්යුත් වෝල්ටීයතාවය වැඩි වන තරමට විභව ශක්තියේ වෙනස වැඩි වේ. විභව ශක්තිය වැඩ කිරීමේ හැකියාවට සම්බන්ධ වේ, එබැවින් විභව ශක්තියේ වෙනස විශාල නම්, වැඩ කිරීමේ හැකියාව ද විශාල වේ.
ඉහත විභව වෙනස සමීකරණය තවමත් සාමාන්යයි. වඩාත් සවිස්තරාත්මක V සමීකරණයක් ලබා ගැනීම සඳහා, සමජාතීය විද්යුත් ක්ෂේත්රයක සහ තනි ආරෝපණයකින් ජනනය වන විභව වෙනස සලකා බලන්න.
සමජාතීය විද්යුත් ක්ෂේත්රය
සමජාතීය විද්යුත් ක්ෂේත්රයක ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස, උදාහරණයක් ලෙස ලක්ෂ්යය a සහ ලක්ෂ්යය b, පහත සමීකරණය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
විස්තරය: V ab = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස, E = විද්යුත් ක්ෂේත්රය සහ s = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර දුර.
තනි පැටවීම
විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් නිපදවන තනි ආරෝපණයක් පැවතීම නිසා ලක්ෂ්යයක විභවය ගණනය කළ හැක්කේ පහත සමීකරණය භාවිතා කරමිනි:
විස්තරය: V ab = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස, k = කූලෝම්බ් නියතය, Q = විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් නිපදවන තනි ආරෝපණය, r = ආරෝපණය Q සහ විභවය ගණනය කරන ලක්ෂ්යය අතර දුර.
විද්යුත් ක්ෂේත්රය සහ විභවය අතර සම්බන්ධතාවය
විද්යුත් ක්ෂේත්රය දෛශික ප්රමාණයක් වන අතර විභවය අදිශ ප්රමාණයක් වේ. දෛශික ප්රමාණවලට දිශාව ඇතුළත් වන බැවින් ඒවා අදිශ ප්රමාණවලට වඩා ගණනය කිරීම දුෂ්කර කරයි. ගණනය කිරීම් සරල කිරීම සඳහා, විද්යුත් ක්ෂේත්රය සහ විභවය අතර සම්බන්ධතාවය ප්රකාශ කරන සමීකරණයක් භාවිතා කරයි.
කලින් පැහැදිලි කළ විභව වෙනස සමීකරණය පහත පරිදි නැවත ලියනු ලැබේ:
ගණිතමය වශයෙන්, කාර්යය යනු බලය 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, පහත පරිදි නව සමීකරණයක් සාදනු ලැබේ:
විස්තරය: E = විද්යුත් ක්ෂේත්රය, V ab = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස, උදාහරණයක් ලෙස a සහ b ලක්ෂ්ය, d = ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර දුර.
විභව වෙනසෙහි ඒකකය වෝල්ට් වන අතර දුරෙහි ඒකකය මීටරය වන බැවින් විද්යුත් ක්ෂේත්රය මීටරයකට වෝල්ට් ඒකක (V/m) වලින් ප්රකාශ කළ හැකිය.
ලක්ෂ්ය දෙකක් අතර විභව වෙනස සහ ඒවා අතර දුර දන්නේ නම් (සමජාතීය) විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් තීරණය කිරීමට මෙම සමීකරණය භාවිතා කළ හැකිය. සමීකරණයට අනුව, විද්යුත් ක්ෂේත්රය විභවයට සමානුපාතික වන අතර දුරට ප්රතිලෝමව සමානුපාතික වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ විභවය වැඩි වන තරමට විද්යුත් ක්ෂේත්රය වැඩි වන අතර දුර වැඩි වන තරමට විද්යුත් ක්ෂේත්රය කුඩා වන බවයි.
