Фаҳмиш
Потенсиали электрикӣ ҳамчун энергияи потенсиалӣ барои як воҳиди заряди электрикӣ муайян карда мешавад . Масалан, вақте ки дар нуқтаи a, заряди q энергияи потенсиалии EP a дорад , пас потенсиал дар нуқтаи a чунин ифода карда мешавад:
Тавсиф: V = потенсиали электрикӣ, EP = энергияи потенсиали электрикӣ, q = заряди электрикӣ.
V на танҳо дар нуқтаи a, балки дар ҳамаи нуқтаҳои майдони электрикӣ низ мавҷуд аст . Нуқтаи a ҳамчун мисол истифода мешавад. Тавре ки баъдтар шарҳ дода мешавад, арзиши он аз заряди q вобаста нест.
EP ва заряди электрикӣ бузургиҳои скалярӣ мебошанд, аз ин рӯ V низ бузургии скалярӣ аст. Воҳиди системаи байналмилалии EP Ҷоул ва воҳиди системаи байналмилалии заряди электрикӣ Кулон аст, аз ин рӯ воҳиди системаи байналмилалии V Ҷоул ба Кулон (Ҷ/Кл) аст. Номи дигари Ҷ/К Волт аст, ки аз номи олими итолиёвӣ ва ихтироъкори батареяи электрикӣ Алессандро Волта (1745-1827) гирифта шудааст.
Фарқи потенсиали электрикӣ
V дар нуқтае, масалан V дар нуқтаи a, яъне Va , маълум нест, зеро он чизе, ки маъно дорад, тағирёбии потенсиал аст. Арзиши тағирёбии потенсиалро метавон тавассути ҳисоб ё ченкунӣ донист. V ҳангоми ҳаракати заряди q аз як нуқта ба нуқтаи дигар тағйир меёбад. Фарз мекунем, ки заряди q аз нуқтаи a ба нуқтаи b ҳаракат мекунад, пас тағирёбии потенсиал чунин аст:
V ab фарқи потенсиалҳо байни ду нуқта дар майдони электрикӣ аст, масалан, нуқтаҳои a ва b. Фарқи потенсиалҳо байни нуқтаҳои a ва b (V ab ) ба кори қувваи электрикӣ ба заряди электрикӣ ҳангоми ҳаракат аз нуқтаи a ба нуқтаи b, барои як заряди воҳидӣ (W ab /q) баробар аст . Бояд қайд кард, ки кори қувваи электрикӣ ба заряди q ҳангоми ҳаракат аз нуқтаи a ба нуқтаи b (W ab ) ба тағирёбии энергияи потенсиалии заряди q (ΔEP) баробар аст. Аз ин рӯ, дар муодилаи боло ΔEP-ро бо W ab иваз кардан мумкин аст.
Вақте ки объект дар баландии муайян аз замин қарор дорад, он энергияи потенсиали ҷозиба дорад, ки дар он сатҳи замин ҳамчун нуқтаи истинод истифода мешавад. Дар ин ҳолат, баландии сатҳи замин ва энергияи потенсиали ҷозиба дар сатҳи замин ба сифр муқаррар карда мешавад. Мисли энергияи потенсиали ҷозиба, вақте ки мо мегӯем, ки нуқта дорои потенсиали муайян аст, нуқтаи дигар бояд ҳамчун нуқтаи истинод истифода шавад, бо назардошти он ки танҳо фарқи потенсиалро ҳисоб кардан мумкин аст. Одатан, замин ё ноқили барқии ба замин пайвастшуда ҳамчун нуқтаи истинод интихоб карда мешавад, ки дар он потенсиал дар ноқил ё потенсиал дар замин ба сифр муқаррар карда мешавад. Пас, агар нуқта V 12 волт дошта бошад, фарқи потенсиал байни он нуқта ва замин 12 волт аст. Дар батареяи 6 волт, фарқи потенсиал байни терминали мусбат ва терминали манфӣ 6 волт аст. Азбаски воҳиди фарқи потенсиал Вольт аст, фарқи потенсиал байни ду нуқта одатан ҳамчун шиддати барқӣ номида мешавад.
Муодилаи фарқи потенсиалҳои дар боло овардашударо метавон дубора ба таври зерин навишт:
Агар заряди q аз фарқи потенсиалҳои V гузарадab пас энергияи потенсиалӣ ба андозаи ΔEP тағйир меёбад. Масалан, агар заряди 2 Кулон аз фарқи потенсиалҳои 12 Вольт гузарад, энергияи потенсиалӣ ба андозаи (2 C)(12 В) = 24 Ҷоул тағйир меёбад. Ба ҳамин монанд, агар заряди 4 Кулон аз фарқи потенсиалҳои 24 Вольт гузарад, энергияи потенсиалӣ ба андозаи (4 C)(24 В) = 96 Ҷоул тағйир меёбад.
Пас, тағйирёбии энергияи потенсиалӣ (ΔEP) ба заряд (q) ва шиддати электрикӣ (Vab ) мутаносиб аст . Ҳар қадар заряди электрикӣ ва/ё шиддати электрикӣ зиёд бошад, тағйирёбии энергияи потенсиалӣ ҳамон қадар зиёд мешавад. Энергияи потенсиалӣ бо қобилияти иҷрои кор алоқаманд аст, аз ин рӯ, агар тағйирёбии энергияи потенсиалӣ калон бошад, қобилияти иҷрои кор низ калон аст.
Муодилаи фарқи потенсиалҳои дар боло овардашуда ҳоло ҳам умумӣ аст. Барои ба даст овардани муодилаи муфассалтари V, фарқи потенсиалҳоро дар майдони электрикии якхела ва он потенсиалеро, ки аз ҷониби як заряд ба вуҷуд омадааст, ба назар гиред.
Майдони электрикии якхела
Фарқи потенсиалҳо байни ду нуқта дар майдони электрикии якхела, масалан, нуқтаи a ва нуқтаи b, бо истифода аз муодилаи зер ҳисоб карда мешавад:
Тавсиф: V ab = фарқи потенсиалҳо байни ду нуқта, E = майдони электрикӣ ва s = масофа байни ду нуқта.
Бори ягона
Потенсиал дар нуқтае, ки аз сабаби мавҷудияти як заряди ягона, ки майдони электрикиро ба вуҷуд меорад, метавонад бо истифода аз муодилаи зерин ҳисоб карда шавад:
Тавсиф: V ab = фарқи потенсиалҳо байни ду нуқта, k = доимии Кулон, Q = заряди ягона, ки майдони электрикиро ба вуҷуд меорад, r = масофа байни заряди Q ва нуқтае, ки потенсиал ҳисоб карда мешавад.
Робитаи байни майдони электрикӣ ва потенсиал
Майдони электрикӣ миқдори векторӣ аст, дар ҳоле ки потенсиал миқдори скалярӣ аст. Миқдорҳои векторӣ самтро дар бар мегиранд, ки ҳисоб кардани онҳоро нисбат ба миқдори скалярӣ душвортар мекунад. Барои содда кардани ҳисобҳо, муодилае истифода мешавад, ки робитаи байни майдони электрикӣ ва потенсиалро ифода мекунад.
Муодилаи фарқи потенсиалӣ, ки қаблан шарҳ дода шуда буд, ба таври зерин аз нав навишта мешавад:
Аз нигоҳи математикӣ, кор ҳосили қувва ва ҷойивазкунӣ аст, ки дар он қувва ҳосили заряд ва майдони электрикӣ аст. Робитаи байни кор, қувва ва ҷойивазкунӣ тавассути муодилаи зерин ифода карда мешавад:
Агар ду муодилаи дар боло овардашударо якҷоя кунем, муодилаи нав бо тартиби зерин ҳосил мешавад:
Тавсиф: E = Майдони электрикӣ, V ab = фарқи потенсиалҳо байни ду нуқта, масалан, нуқтаҳои a ва b, d = масофа байни ду нуқта.
Воҳиди фарқи потенсиалҳо Волт ва воҳиди масофа метр аст, то майдони электрикиро бо воҳидҳои Волт ба як метр (В/м) ифода кардан мумкин бошад.
Ин муодила метавонад барои муайян кардани майдони электрикии (якҷинса) истифода шавад, агар фарқи потенсиалҳо байни ду нуқта ва масофаи байни онҳо маълум бошад. Мувофиқи ин муодила, майдони электрикӣ ба потенсиал мутаносиб ва ба масофа мутаносиб аст. Ин маънои онро дорад, ки ҳар қадар потенсиал калонтар бошад, майдони электрикӣ ҳамон қадар калонтар аст ва ҳар қадар масофа калонтар бошад, майдони электрикӣ ҳамон қадар хурдтар аст.
