برقی ممکنہ توانائی

الیکٹرک ممکنہ توانائی کے بارے میں مضمون

اس موضوع کا مطالعہ کرنے سے پہلے، پہلے کام کو سمجھیں، قدامت پسند قوتیں، قدامت پسند قوتوں کا ممکنہ توانائی کے ساتھ تعلق ، برقی قوتیں اور برقی میدان۔

برقی قوت قدامت پسند قوت ہے۔

کشش ثقل اور بہار کی قوت کے علاوہ قدامت پسند قوت کی ایک اور مثال برقی قوت ہے۔ بہتر طور پر سمجھنے کے لیے کہ برقی قوت کو قدامت پسند قوت کیوں کہا جاتا ہے، درج ذیل وضاحت کو سمجھیں۔

فرض کریں کہ دو برقی چارج شدہ پلیٹیں ہیں جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے، بائیں پلیٹ مثبت طور پر چارج کی گئی ہے، اور دائیں پلیٹ منفی طور پر چارج کی گئی ہے۔ دو پلیٹوں کے درمیان تیر برقی فیلڈ لائنیں ہیں جو مثبت چارج سے منفی چارج کی طرف آتی ہیں۔ مثبت چارج ایک مثبت برقی چارج شدہ پلیٹ کے قریب ہوتا ہے۔

الیکٹرک فیلڈ کی موجودگی مثبت چارج کو برقی فیلڈ کی سمت میں برقی قوت کا تجربہ کرنے کا سبب بنتی ہے تاکہ مثبت چارج منفی چارج شدہ پلیٹ کی طرف دائیں طرف تیز ہوجائے۔ برقی قوت کی سمت دائیں طرف، چارج کی حرکت کی سمت، تاکہ برقی قوت چارج پر مثبت کام کرے۔ ریاضیاتی طور پر، مثبت چارج پر برقی قوت کے ذریعہ کیا جانے والا کام W = F d = q E d ہے، جہاں W = کام، F = برقی قوت، d = دو پلیٹوں کے درمیان فاصلہ، q = مثبت چارج، E = الیکٹرک فیلڈ۔

منفی چارج شدہ پلیٹ کے قریب پہنچنے کے بعد، اگر مثبت چارج کو منفی چارج شدہ پلیٹ کے قریب اس کی اصل پوزیشن پر واپس لانا ہے، تو ایک بیرونی قوت کی ضرورت ہے۔ جب مثبت چارج کو مثبت چارج شدہ پلیٹ کی طرف بائیں طرف منتقل کیا جاتا ہے، تو برقی قوت دائیں طرف رہتی ہے تاکہ برقی قوت چارج پر منفی کام کرے۔ ریاضیاتی طور پر، مثبت چارج پر برقی قوت کے ذریعے کیا جانے والا کام W = – F d = – q E d ہے۔

مثبت چارج پر برقی قوت کی طرف سے کیا جانے والا کل کام، جب چارج دائیں طرف جاتا ہے، پھر دوبارہ بائیں طرف اپنی اصل پوزیشن پر منتقل ہوتا ہے، W = q E d – q E d = 0 ہے۔ اگر خالص کام آبجیکٹ پر قوت کے ذریعے کیا جاتا ہے، جب شے اپنی اصل پوزیشن سے ہٹ جاتی ہے اور پھر اپنی اصل پوزیشن پر واپس آجاتی ہے، صفر کے برابر ہوتی ہے، پھر a conserforce قوت ہے۔ اوپر کی وضاحت کی بنیاد پر، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ برقی قوت ایک قدامت پسند قوت ہے۔

برقی قوت اور برقی ممکنہ توانائی

قدامت پسند قوتوں کے ذریعہ کئے جانے والے کام کا تعلق ممکنہ توانائی میں ہونے والی تبدیلیوں سے ہے۔ مثال کے طور پر، کسی بڑے شے پر کشش ثقل کی قوت کے ذریعے کیا جانے والا کام بڑے پیمانے پر شے کی کشش ثقل کی صلاحیت کو تبدیل کرتا ہے۔ اسی طرح، برقی چارج میں برقی قوت کے ذریعہ کیا جانے والا کام چارج کی برقی ممکنہ توانائی کو تبدیل کرتا ہے۔

یکساں برقی میدان میں مثبت چارج

ذیل کی دو تصاویر قدامت پسند قوتوں کے ذریعہ کئے گئے کام کی مثالیں بیان کرتی ہیں جو ممکنہ توانائی میں تبدیلی کا سبب بنتی ہیں۔ قوّتِ ثقل کے ذریعے کیے گئے کام کی وضاحت اور ثقلی امکانی توانائی میں ہونے والی تبدیلیوں کو موازنہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے،

برقی قوت کے ذریعہ کئے گئے کام اور برقی امکانی توانائی میں ہونے والی تبدیلیوں کو سمجھنے میں سہولت فراہم کرنے کے لئے۔

بائیں طرف کی تصویر زمین کی سطح کی طرف آزادانہ طور پر گرتی ہوئی چیز کو دکھاتی ہے۔ جب سب سے اوپر، اشیاء میں زیادہ سے زیادہ کشش ثقل کی صلاحیت ہوتی ہے۔ جب نیچے کی طرف بڑھتے ہیں تو، کشش ثقل قوت آبجیکٹ پر کام کرتی ہے۔ کشش ثقل کی قوت کی سمت وہی ہے جو کسی چیز کی حرکت کی سمت ہے جو نیچے ہے تاکہ ثقلی قوت مثبت کام کرے۔ جب نیچے کو تیز کیا جاتا ہے، تو شے کی اونچائی کم ہو جاتی ہے تاکہ شے کی کشش ثقل کی صلاحیت کم ہو جائے۔ زمین پر پہنچنے پر، کشش ثقل کی صلاحیت کم سے کم ہوتی ہے۔ یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ کسی چیز پر ثقلی قوت کے ذریعے کیا جانے والا مثبت کام آبجیکٹ کی ثقلی صلاحیت کو کم کر دیتا ہے۔ کشش ثقل کی صلاحیت ضائع نہیں ہوتی بلکہ حرکی توانائی میں بدل جاتی ہے، جس کی نشاندہی کسی چیز کی رفتار میں اضافے سے ہوتی ہے جب یہ نیچے کی طرف بڑھتا ہے۔

دائیں طرف کی شکل مثبت چارج شدہ پلیٹ کے قریب مثبت چارج کو ظاہر کرتی ہے۔ مثبت چارج شدہ پلیٹ کے قریب ہونے پر، برقی ممکنہ توانائی کی زیادہ سے زیادہ قیمت ہوتی ہے۔ دو پلیٹوں کے درمیان برقی میدان کی موجودگی مثبت چارج شدہ پلیٹ سے منفی چارج شدہ پلیٹ تک برقی قوت کے ذریعے چارج کو تیز کرنے کا سبب بنتی ہے۔ جب چارج دائیں طرف جاتا ہے تو، برقی قوت بھی دائیں طرف چارج کی نقل مکانی کی سمت میں ہوتی ہے، تاکہ برقی قوت مثبت کام کرے۔ دائیں طرف جانے کے دوران، چارج کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے جبکہ برقی امکانی توانائی کم ہو جاتی ہے۔

منفی چارج کے ساتھ پلیٹ کے قریب پہنچنے پر، ممکنہ برقی توانائی کی کم از کم قدر ہوتی ہے۔ یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ چارج پر برقی قوت کی طرف سے کیا جانے والا مثبت کام چارج کی برقی ممکنہ توانائی کو کم کر دیتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر مثبت چارج کو اس کی اصل پوزیشن پر واپس لے جایا جائے تو چارج کی سمت بائیں طرف بدل جاتی ہے، برقی قوت کی سمت کے دائیں طرف۔ مخالف سمت کی وجہ سے، برقی قوت مثبت چارج پر منفی کام کرتی ہے۔ جب بائیں طرف جاتے ہیں تو برقی ممکنہ توانائی بڑھ جاتی ہے۔ اس طرح یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ چارج پر برقی قوت کی طرف سے کیا جانے والا منفی کام چارج کی برقی ممکنہ توانائی کو بڑھاتا ہے۔

یکساں برقی میدان میں منفی چارج

مثبت چارج کے برعکس، منفی چارج میں زیادہ سے زیادہ برقی پوٹینشل انرجی ہوتی ہے جب یہ منفی چارج شدہ پلیٹ کے قریب ہوتی ہے اور جب مثبت چارج شدہ پلیٹ کے قریب ہوتی ہے تو کم از کم برقی ممکنہ توانائی ہوتی ہے۔ قدرتی طور پر، الیکٹرک چارج ہائی پوٹینشل سے کم پوٹینشل کی طرف بڑھتا ہے، اس لیے منفی چارج بھی منفی چارج شدہ پلیٹ سے مثبت چارج شدہ پلیٹ میں منتقل ہوتا ہے۔ منفی چارج کی نقل مکانی کی سمت بائیں طرف ہے، جبکہ برقی قوت کی سمت دائیں طرف ہے تاکہ برقی قوت منفی کام کرے۔ بائیں طرف منتقل ہونے پر، منفی چارج کی برقی پوٹینشل انرجی کم ہو جاتی ہے اور جب منفی چارج مثبت چارج شدہ پلیٹ کے قریب پہنچتا ہے تو اس کی کم از کم قدر ہوتی ہے۔ یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ برقی قوت کے ذریعے کیا جانے والا منفی کام منفی چارج کی برقی ممکنہ توانائی کو کم کر دیتا ہے۔ برقی ممکنہ توانائی ضائع نہیں ہوتی بلکہ حرکی توانائی میں بدل جاتی ہے جس کی خصوصیت مثبت چارج شدہ پلیٹ کی طرف بڑھتے وقت چارج کی رفتار میں اضافہ کرتی ہے۔

یکساں برقی میدان میں برقی ممکنہ توانائی

چارج کی برقی ممکنہ توانائی جب چارج کسی خاص پوزیشن میں ہو، اس کی قدر معلوم نہیں ہو سکتی۔ لیکن اگر چارج ایک جگہ سے دوسری جگہ منتقل ہوتا ہے، تو چارج کی برقی ممکنہ توانائی کی تبدیلی کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ لہذا، جو معنی خیز ہے وہ ہے ممکنہ توانائی میں تبدیلی۔ الیکٹرک پوٹینشل انرجی (ΔEP) میں تبدیلیاں اس وقت معلوم کی جا سکتی ہیں جب مثبت چارج ہائی پوٹینشل (مثبت طور پر چارج شدہ پلیٹ) سے کم پوٹینشل (منفی چارجڈ پلیٹ) کی طرف جاتا ہے۔

مقابلے کے لیے، جب آم اپنے تنے پر ہوتا ہے، تو آم میں کشش ثقل کی صلاحیت ہوتی ہے، لیکن اس کی قدر معلوم نہیں ہو سکتی۔ اگر آم کے پھل کو کشش ثقل کی قوت سے زمین پر تیز کیا جائے تو آم کی ثقلی صلاحیت کی تبدیلی کو حساب کے ذریعے W = ΔEP = mgh فارمولے کے ذریعے معلوم کیا جا سکتا ہے،

جہاں m = ماس، g = کشش ثقل کی سرعت، h = آم اور زمین کی سطح کے درمیان فاصلہ۔

اسی طرح، کسی چارج کی برقی ممکنہ توانائی کی تبدیلیوں کو اس وقت معلوم کیا جا سکتا ہے جب برقی قوت چارج کو ایک نقطہ سے دوسرے مقام تک تیز کرتی ہے۔ جیسا کہ پہلے بتایا گیا ہے، اگر مثبت چارج مثبت چارج شدہ پلیٹ سے منفی چارج شدہ پلیٹ میں منتقل ہوتا ہے،

برقی پوٹینشل انرجی کی تبدیلی کا حساب W = ΔEP = q E d فارمولے سے کیا جاتا ہے، جہاں q = برقی چارج، E = برقی میدان اور d = ایک جگہ اور دوسری جگہ کے درمیان فاصلہ۔ اسی طرح، اگر منفی چارج منفی چارج شدہ پلیٹ سے مثبت چارج شدہ پلیٹ میں منتقل ہوتا ہے، تو منفی چارج کی برقی ممکنہ توانائی میں اضافہ W = ΔEP = q E d فارمولہ استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے۔

دو پوائنٹ چارجز کی برقی ممکنہ توانائی

برقی ممکنہ توانائی میں تبدیلیوں کا تجربہ نہ صرف ایک یکساں برقی فیلڈ میں چارج سے ہوتا ہے بلکہ ایک برقی چارج سے پیدا ہونے والا برقی میدان بھی ہوتا ہے۔ فرض کریں کہ ایک واحد چارج Q ہے جو برقی میدان پیدا کرتا ہے اور q کے چارج کا چارج Q سے r کا فاصلہ ہے۔

Q = برقی چارج جو برقی میدان کا سبب بنتا ہے۔

q = الیکٹرک چارج جو چارج Q سے پیدا ہونے والے برقی میدان میں بے گھر ہوتا ہے۔

d = r = چارج Q سے چارج Q کا فاصلہ۔

اگر دونوں چارجز کی علامت ایک ہی ہے، + یا -، تو دونوں چارجز ایک دوسرے کو پیچھے ہٹاتے ہیں یا ایک دوسرے سے دور رہتے ہیں تاکہ ممکنہ توانائی میں تبدیلیاں مثبت ہوں (برقی امکانی توانائی میں اضافہ)۔ یہ ایک بڑے پیمانے پر شے کی طرح ہے جو زمین سے اوپر کی طرف جاتا ہے تاکہ اس کی اونچائی اور کشش ثقل کی صلاحیت میں اضافہ ہو۔ اس کے برعکس، اگر دونوں چارجز کی علامت ایک جیسی نہیں ہے، تو دونوں چارجز ایک دوسرے کو کھینچتے ہیں یا ایک دوسرے کے قریب آتے ہیں تاکہ ممکنہ توانائی میں تبدیلی منفی ہو (برقی پوٹینشل انرجی کم ہو جائے)۔ یہ ایک بڑے پیمانے پر چیز کی طرح ہے جو زمین کی سطح کے قریب نیچے کی طرف بڑھ رہی ہے تاکہ اس کی اونچائی اور کشش ثقل کی صلاحیت کم ہو جائے۔

برقی قوت ایک قدامت پسند قوت ہے، اس لیے چارج پاتھ کی شکل برقی ممکنہ توانائی میں ہونے والی تبدیلیوں کو متاثر نہیں کرتی ہے۔ جو چیز برقی ممکنہ توانائی میں ہونے والی تبدیلیوں کی قدر کو متاثر کرتی ہے، وہ ہے چارج کی ابتدائی پوزیشن اور آخری پوزیشن۔

اگلے موضوع پر برقی پوٹینشل، جسمانی مقداروں کے بارے میں مطالعہ کیا جائے گا جو برقی پوٹینشل انرجی سے مضبوطی سے متعلق ہیں۔