بجلی کی صلاحیت

برقی صلاحیت کی تعریف

الیکٹرک پوٹینشل کو فی یونٹ چارج برقی پوٹینشل انرجی کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ فرض کریں کہ جب یہ پوائنٹ a پر ہوتا ہے، چارج q میں برقی پوٹینشل انرجی EP _a کے برابر ہوتی ہے ، تو پوائنٹ a پر برقی پوٹینشل اس طرح تیار کیا جاتا ہے:

V = برقی پوٹینشل، EP = برقی پوٹینشل انرجی، q = برقی چارج

V صرف نقطہ a پر نہیں ہے بلکہ برقی میدان کے تمام پوائنٹس پر بھی ہے۔ پوائنٹ اے کو بطور مثال استعمال کیا جاتا ہے۔ جیسا کہ بعد میں وضاحت کی جائے گی، V چارج q پر منحصر نہیں ہے۔

EP اور الیکٹرک چارج اسکیلر مقداریں ہیں لہذا V میں اسکیلر مقداریں بھی شامل ہیں۔ EP کا بین الاقوامی نظام یونٹ جول ہے اور برقی چارج کا بین الاقوامی نظام یونٹ کولمب ہے لہذا V کا بین الاقوامی نظام یونٹ جول فی کولمب (J/C) ہے۔ J/C کا ایک اور نام وولٹ ہے، جو اطالوی سائنسدان اور الیکٹرک بیٹری کے موجد الیسنڈرو وولٹا (1745-1827) کے نام سے ماخوذ ہے۔

الیکٹرک ممکنہ فرق

ایک نقطہ پر V جیسے V at پوائنٹ a، یعنی V _a ، کو معلوم نہیں کیا جا سکتا کیونکہ سب سے اہم برقی صلاحیت میں تبدیلی ہے۔ برقی پوٹینشل میں ہونے والی تبدیلیوں کو اس کی قدر سے معلوم کیا جا سکتا ہے، یا تو حساب یا پیمائش کے ذریعے۔ جب چارج q ایک نقطہ سے دوسرے مقام پر منتقل ہوتا ہے تو V تبدیل ہوتا ہے۔ فرض کریں کہ چارج q پوائنٹ a سے پوائنٹ b کی طرف بڑھتا ہے تو V میں تبدیلی یہ ہے:

Vab برقی میدان میں دو پوائنٹس کے درمیان V فرق ہے، مثال کے طور پر، پوائنٹس a اور b۔ پوائنٹس a اور b (V _ab ) کے درمیان V میں فرق وہی ہے جو الیکٹرک چارج میں الیکٹرک فورس کے ذریعہ کیا جاتا ہے جب پوائنٹ a سے پوائنٹ b کی طرف منتقل ہوتا ہے، فی یونٹ چارج (W _ab / q)۔ واضح رہے کہ پوائنٹ a سے پوائنٹ b (W _ab ) کی طرف جاتے وقت چارج q کی برقی قوت کے ذریعے کیا جانے والا کام چارج q (ΔEP) کی برقی پوٹینشل انرجی میں تبدیلی کے برابر ہے۔ لہذا، اوپر دی گئی مساوات میں، ΔEP کو W _ab سے تبدیل کیا جا سکتا ہے ۔

جب کوئی چیز زمین کی سطح سے ایک خاص اونچائی پر ہوتی ہے، تو اس میں کشش ثقل کی صلاحیت ہوتی ہے، جہاں زمینی سطح کو ایک حوالہ نقطہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس صورت میں، زمینی سطح کی اونچائی اور زمینی سطح پر گریوٹیشنل پوٹینشل انرجی صفر پر سیٹ ہو جاتی ہے۔ کشش ثقل کی پوٹینشل انرجی کی طرح، جب ہم کسی خاص برقی پوٹینشل رکھنے کے لیے کسی نقطہ کو بیان کرتے ہیں، تو یہ ایک اور نقطہ ہونا چاہیے جو ایک حوالہ نقطہ کے طور پر استعمال ہوتا ہے، صرف برقی صلاحیت میں فرق کو مدنظر رکھتے ہوئے جس کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، زمین سے جڑے ہوئے گراؤنڈ یا الیکٹریکل کنڈکٹرز کو ریفرنس پوائنٹ کے طور پر منتخب کیا جاتا ہے، جہاں کنڈکٹر کی برقی صلاحیت یا زمین میں برقی صلاحیت صفر پر سیٹ ہوتی ہے۔ لہذا اگر ایک پوائنٹ میں 12 وولٹ کی برقی صلاحیت ہے، تو اس نقطہ اور زمین کے درمیان برقی پوٹینشل کا فرق 12 وولٹ ہے۔ 6 وولٹ کی بیٹری میں، مثبت ٹرمینل اور منفی ٹرمینل کے درمیان برقی ممکنہ فرق 6 وولٹ ہے۔ چونکہ الیکٹرک پوٹینشل فرق کی اکائی وولٹ ہے، اس لیے دو پوائنٹس کے درمیان برقی پوٹینشل فرق کو عام طور پر وولٹیج کہا جاتا ہے۔

مندرجہ بالا برقی ممکنہ فرق کی مساوات کو دوبارہ اس طرح لکھا جا سکتا ہے:

اگر چارج q الیکٹرک پوٹینشل فرق V _ab سے گزرتا ہے تو ممکنہ توانائی ΔEP سے بدل جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، 2 کولمبس کا چارج 12 وولٹ کے برقی پوٹینشل فرق سے گزرتا ہے، برقی پوٹینشل انرجی (2 C) (12 V) = 24 Joules میں تبدیل ہوتی ہے۔ اسی طرح، اگر 4 کولمب چارج 24 وولٹ کے برقی پوٹینشل فرق سے گزرتا ہے، تو برقی پوٹینشل انرجی (4 C) (24 V) = 96 Joules میں بدل جاتی ہے۔

لہذا، برقی پوٹینشل انرجی (ΔEP) میں تبدیلی چارج (q) اور وولٹیج (V _ab ) کے متناسب ہے۔ برقی چارج اور وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، برقی ممکنہ توانائی میں تبدیلی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ ممکنہ توانائی کام کرنے کی صلاحیت سے متعلق ہے، تاکہ اگر برقی پوٹینشل انرجی میں تبدیلیاں نمایاں ہوں تو کام کرنے کی صلاحیت بھی اہم ہے۔

اوپر V فرق کی مساوات اب بھی عمومی ہے۔ مزید تفصیلی V مساوات حاصل کرنے کے لیے، یکساں برقی میدان میں برقی ممکنہ فرق اور ایک چارج سے پیدا ہونے والے برقی امکانی فرق کا جائزہ لیں۔

یکساں برقی میدان میں برقی صلاحیت

یکساں برقی میدان میں دو پوائنٹس کے درمیان V میں فرق، مثال کے طور پر، پوائنٹ a اور پوائنٹ b، ذیل کی مساوات کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے:

V _ab = دو پوائنٹس کے درمیان V فرق، E = برقی میدان، اور d = دو پوائنٹس کے درمیان فاصلہ۔

واحد چارج سے تیار کردہ V

ایک ہی چارج کی وجہ سے ایک نقطہ پر V جو برقی میدان پیدا کرتا ہے مساوات کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے:

V _ab = دو پوائنٹس کے درمیان V فرق، k = کولمب مستقل، Q = واحد چارج جو برقی میدان پیدا کرتا ہے، r = چارج Q اور اس نقطہ کے درمیان فاصلہ جس پر V کا حساب لگایا جاتا ہے۔

برقی میدان (E) اور برقی صلاحیت (V) کے درمیان تعلق

الیکٹرک فیلڈ E ایک ویکٹر کی مقدار ہے، جبکہ V ایک اسکیلر مقدار ہے۔ ویکٹر کی مقدار میں سمت شامل ہوتی ہے تاکہ اسکیلر مقداروں کا حساب لگانے کے مقابلے میں اس کا حساب لگانا زیادہ مشکل ہو۔ برقی میدان کے حساب کتاب کو آسان بنانے کے لیے، ایک مساوات کا استعمال کرتے ہوئے جو برقی میدان اور V کے درمیان تعلق بیان کرتا ہے۔

پہلے بیان کردہ ممکنہ فرق کی مساوات کو اس طرح دوبارہ لکھا گیا ہے:

ریاضیاتی طور پر، کام قوت اور نقل مکانی کی پیداوار ہے، جہاں قوت چارج اور برقی میدان کی پیداوار ہے۔ کام، قوت اور نقل مکانی کے درمیان تعلق کو ذیل کی مساوات کے ذریعے ظاہر کیا گیا ہے۔

اگر مندرجہ بالا دونوں مساوات کو ایک ساتھ رکھا جائے تو نئی مساوات ذیل کے طور پر تیار ہوتی ہے۔

E = الیکٹرک فیلڈ، V _ab = دو پوائنٹس کے درمیان برقی ممکنہ فرق جیسے پوائنٹس a اور b، d = دو پوائنٹس کے درمیان فاصلہ۔

ممکنہ فرق کی اکائی وولٹ ہے، اور فاصلے کی اکائی میٹر ہے تاکہ برقی میدان کو وولٹ فی میٹر (V/m) کی اکائیوں میں بیان کیا جا سکے۔

اس مساوات کو برقی (یکساں) فیلڈ کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جسے دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق اور دو پوائنٹس کے درمیان فاصلہ کہا جاتا ہے۔ مساوات کی بنیاد پر، برقی میدان V کے متناسب اور فاصلے کے الٹا متناسب ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ V جتنا اونچا ہوگا، برقی میدان اتنا ہی زیادہ ہوگا اور فاصلہ جتنا زیادہ ہوگا، برقی میدان اتنا ہی چھوٹا ہوگا۔