மின் ஆற்றல்

புரிதல்

மின் அழுத்தம் என்பது இவ்வாறு வரையறுக்கப்படுகிறது: நிலை ஆற்றல் ஒரு யூனிட்டுக்கு மின் மின்னூட்டம்உதாரணமாக, புள்ளி a-வில், q என்ற மின்னூட்டம் EP என்ற நிலை ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும்போது_a எனில், புள்ளி a இல் உள்ள மின்னழுத்தம் பின்வருமாறு சூத்திரப்படுத்தப்படுகிறது:

விளக்கம்: V = நிலை மின்னழுத்தம், EP = நிலை ஆற்றல், q = மின்னூட்டம்.

V என்பது புள்ளி a-வில் மட்டுமல்லாமல், அனைத்துப் புள்ளிகளிலும் உள்ளது. மின்புலம்புள்ளி a ஒரு எடுத்துக்காட்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பின்னர் விளக்கப்படுவது போல, அதன் மதிப்பு மின்னூட்டம் q-ஐச் சார்ந்தது அல்ல.

EP மற்றும் மின் மின்னூட்டம் ஆகியவை திசையிலா அளவுகள் என்பதால், V-யும் ஒரு திசையிலா அளவாகும். சர்வதேச அலகு முறை EP என்பது ஜூல் மற்றும் மின்னூட்டத்தின் சர்வதேச அமைப்பு அலகு கூலும் ஆகும், எனவே V-இன் சர்வதேச அமைப்பு அலகு ஜூல் பெர் கூலும் (J/C) ஆகும். J/C-இன் மற்றொரு பெயர் வோல்ட் ஆகும், இது இத்தாலிய விஞ்ஞானியும் மின்கலத்தைக் கண்டுபிடித்தவருமான அலெஸாண்ட்ரோ வோல்டா (1745-1827) என்பவரின் பெயரிலிருந்து பெறப்பட்டது.

மின்னழுத்த வேறுபாடு

ஒரு புள்ளியில் V, எடுத்துக்காட்டாக புள்ளி a இல் V, அதாவது V_aஅதன் மதிப்பை அறிய முடியாது, ஏனெனில் மின்னழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றமே அர்த்தமுள்ளதாகும். மின்னழுத்த மாற்றத்தின் மதிப்பை கணக்கீடு அல்லது அளவீடு மூலம் அறியலாம். q என்ற மின்னூட்டம் ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்கு நகரும்போது V மாறுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, q என்ற மின்னூட்டம் a என்ற புள்ளியிலிருந்து b என்ற புள்ளிக்கு நகர்ந்தால், மின்னழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றம்:

V_ab ஒரு மின்புலத்தில் உள்ள இரண்டு புள்ளிகளுக்கு, எடுத்துக்காட்டாக a மற்றும் b புள்ளிகளுக்கு, இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு ஆகும். a மற்றும் b புள்ளிகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு (V)_ab) உடன் வணிகம் ஒரு மின்னூட்டம் புள்ளி a இலிருந்து புள்ளி b க்கு நகரும்போது, ​​அந்த மின்னூட்டத்தின் மீது செலுத்தப்படும் விசை, ஓரலகு மின்னூட்டத்திற்கு (W)_abமின்னூட்டம் q ஆனது புள்ளி a இலிருந்து புள்ளி b க்கு நகரும்போது, ​​மின்விசையால் செய்யப்படும் வேலை (W) என்பது குறிப்பிடத்தக்கது._ab) என்பது மின்னூட்டத்தின் நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் q (ΔEP) க்குச் சமம். எனவே, மேலே உள்ள சமன்பாட்டில், ΔEP ஐ W ஆல் மாற்றலாம்._ab.

ஒரு பொருள் தரையிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்தில் இருக்கும்போது, ​​அது புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, இதில் தரை மேற்பரப்பு ஒரு குறிப்புப் புள்ளியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த நிலையில், தரை மேற்பரப்பின் உயரமும், தரை மேற்பரப்பில் உள்ள புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலும் பூஜ்ஜியமாக அமைக்கப்படுகின்றன. புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலைப் போலவே, ஒரு புள்ளிக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட மின்னழுத்தம் இருப்பதாக நாம் கூறும்போது, ​​மின்னழுத்த வேறுபாட்டை மட்டுமே கணக்கிட முடியும் என்பதைக் கருத்தில் கொண்டு, மற்றொரு புள்ளி குறிப்புப் புள்ளியாகப் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். பொதுவாக, தரை அல்லது தரையுடன் இணைக்கப்பட்ட ஒரு மின் கடத்தி குறிப்புப் புள்ளியாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது, இதில் கடத்தியில் உள்ள மின்னழுத்தம் அல்லது தரையில் உள்ள மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாக அமைக்கப்படுகிறது. எனவே, ஒரு புள்ளி 12 வோல்ட் மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருந்தால், அந்தப் புள்ளிக்கும் தரைக்கும் இடையிலான மின்னழுத்த வேறுபாடு 12 வோல்ட் ஆகும். ஒரு 6 வோல்ட் மின்கலத்தில், நேர்மின் முனைக்கும் எதிர்மின் முனைக்கும் இடையிலான மின்னழுத்த வேறுபாடு 6 வோல்ட் ஆகும். மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் அலகு வோல்ட் என்பதால், இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையிலான மின்னழுத்த வேறுபாடு பொதுவாக மின்னழுத்தம் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது.

மேலே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாடு சமன்பாட்டை மீண்டும் கீழே உள்ளவாறு எழுதலாம்:

q என்ற மின்னூட்டம் V என்ற மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் வழியே சென்றால்_ab அப்போது நிலை ஆற்றல் ΔEP ஆல் மாறுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 2 கூலும் மின்னூட்டம் 12 வோல்ட் மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் வழியே சென்றால், நிலை ஆற்றல் (2 C)(12 V) = 24 ஜூல் என மாறுகிறது. அதேபோல், 4 கூலும் மின்னூட்டம் 24 வோல்ட் மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் வழியே சென்றால், நிலை ஆற்றல் (4 C)(24 V) = 96 ஜூல் என மாறுகிறது.

எனவே, நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் (ΔEP), மின்னூட்டம் (q) மற்றும் மின்னழுத்தம் (V) ஆகியவற்றுக்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளது._abமின் மின்னூட்டம் மற்றும்/அல்லது மின்னழுத்தம் அதிகமாக இருந்தால், நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றமும் அதிகமாக இருக்கும். நிலை ஆற்றல் என்பது வேலை செய்யும் திறனுடன் தொடர்புடையது, எனவே நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் அதிகமாக இருந்தால், வேலை செய்யும் திறனும் அதிகமாக இருக்கும்.

மேலே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாட்டுச் சமன்பாடு இன்னும் பொதுவானதே. மேலும் விரிவான V சமன்பாட்டைப் பெற, மதிப்பாய்வு செய்யவும். சாத்தியமான வேறுபாடு ஒருபடித்தான மின்புலத்தில் மற்றும் ஒற்றை மின்னூட்டத்தால் உருவாக்கப்படும்.

ஒருபடித்தான மின்புலம்

ஒருபடித்தான மின்புலத்தில் உள்ள இரண்டு புள்ளிகளுக்கு, எடுத்துக்காட்டாக புள்ளி a மற்றும் புள்ளி b-க்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டை, கீழ்க்காணும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

விளக்கம்: V_ab = இரு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, E = மின்புலம் மற்றும் s = இரு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான தூரம்.

ஒற்றை சுமை

ஒரு மின்புலத்தை உருவாக்கும் ஒற்றை மின்னூட்டத்தின் காரணமாக ஒரு புள்ளியில் ஏற்படும் மின்னழுத்தத்தை பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

விளக்கம்: V_ab = இரு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, k = கூலும் மாறிலி, Q = மின்புலத்தை உருவாக்கும் ஒற்றை மின்னூட்டம், r = மின்னூட்டம் Q-விற்கும் மின்னழுத்தம் கணக்கிடப்படும் புள்ளிக்கும் இடையேயான தூரம்.

மின்புலத்திற்கும் மின்னழுத்தத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பு

மின்புலம் ஒரு திசையளவு ஆகும், அதேசமயம் மின்னழுத்தம் ஒரு ஸ்கேலார் அளவு ஆகும். திசையளவுகள் திசையைக் கொண்டிருப்பதால், ஸ்கேலார் அளவுகளைக் காட்டிலும் அவற்றைக் கணக்கிடுவது மிகவும் கடினம். கணக்கீடுகளை எளிதாக்குவதற்காக, மின்புலத்திற்கும் மின்னழுத்தத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பை வெளிப்படுத்தும் ஒரு சமன்பாடு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
முன்னர் விளக்கப்பட்ட மின்னழுத்த வேறுபாட்டுச் சமன்பாடு கீழே உள்ளவாறு மாற்றியமைக்கப்படுகிறது:

கணிதரீதியாக, வேலை என்பது விசை மற்றும் இடப்பெயர்ச்சியின் பெருக்கற்பலன் ஆகும், இங்கு விசை என்பது மின்னூட்டம் மற்றும் மின்புலத்தின் பெருக்கற்பலன் ஆகும். வேலை, விசை மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு கீழ்க்காணும் சமன்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

மேலே உள்ள இரண்டு சமன்பாடுகளையும் ஒன்றாக இணைத்தால், கீழே உள்ளவாறு ஒரு புதிய சமன்பாடு கிடைக்கும்:

விளக்கம்: E = மின்புலம், V_ab= இரு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, எடுத்துக்காட்டாக a மற்றும் b புள்ளிகள், d = இரு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான தூரம்.

மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் அலகு வோல்ட் மற்றும் தூரத்தின் அலகு மீட்டர் ஆகும், எனவே மின்புலத்தை வோல்ட்/மீட்டர் (V/m) அலகுகளில் வெளிப்படுத்தலாம்.
இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு மற்றும் அவற்றுக்கு இடையேயான தூரம் தெரிந்தால், ஒரு (சீரான) மின்புலத்தைக் கண்டறிய இந்தச் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தலாம். இந்தச் சமன்பாட்டின்படி, மின்புலமானது மின்னழுத்தத்திற்கு நேர் விகிதத்திலும், தூரத்திற்கு எதிர் விகிதத்திலும் இருக்கும். இதன் பொருள், மின்னழுத்தம் அதிகமாக இருந்தால், மின்புலமும் அதிகமாக இருக்கும், மற்றும் தூரம் அதிகமாக இருந்தால், மின்புலமும் குறைவாக இருக்கும்.