بجلی کی صلاحیت

سمجھنا

الیکٹرک پوٹینشل کو برقی چارج کی فی یونٹ ممکنہ توانائی کے طور پر بیان کیا جاتا ہے ۔ فرض کریں کہ پوائنٹ a پر، چارج q میں EP _a کی ممکنہ توانائی ہے ، تو پوائنٹ a پر پوٹینشل اس طرح تیار کیا جاتا ہے:

تفصیل: V = الیکٹرک پوٹینشل، EP = برقی پوٹینشل انرجی، q = برقی چارج۔

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

EP اور الیکٹرک چارج اسکیلر مقدار ہیں، لہذا V بھی ایک اسکیلر مقدار ہے۔ EP کا بین الاقوامی نظام یونٹ جول ہے اور الیکٹرک چارج کا بین الاقوامی نظام یونٹ کولمب ہے، لہذا V کی 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، مثال کے طور پر V پر نقطہ a، یعنی V _a ، معلوم نہیں ہو سکتا کیونکہ جو چیز معنی خیز ہے وہ پوٹینشل میں تبدیلی ہے۔ ممکنہ تبدیلی کی قدر یا تو حساب یا پیمائش کے ذریعے معلوم کی جا سکتی ہے۔ V تبدیل ہوتا ہے جب چارج q ایک نقطہ سے دوسرے مقام پر جاتا ہے۔ فرض کریں کہ چارج q پوائنٹ a سے پوائنٹ b کی طرف بڑھتا ہے، تو پوٹینشل میں تبدیلی یہ ہے:

V _ab ایک برقی میدان میں دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق ہے، مثال کے طور پر پوائنٹس a اور b۔ پوائنٹس a اور b (V _ab ) کے درمیان ممکنہ فرق الیکٹرک چارج پر برقی قوت کے ذریعہ کئے گئے کام کے برابر ہے جب یہ پوائنٹ a سے پوائنٹ b تک جاتا ہے، فی یونٹ چارج (W _ab / q)۔ واضح رہے کہ چارج q پر برقی قوت کے ذریعے کیا جانے والا کام جب نقطہ a سے نقطہ b (W _ab ) کی طرف جاتا ہے تو چارج q (ΔEP) کی ممکنہ توانائی میں تبدیلی کے برابر ہے۔ لہذا، اوپر کی مساوات میں ΔEP کو W _ab سے تبدیل کیا جا سکتا ہے ۔

جب کوئی چیز زمین 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 یہ بتاتے ہیں کہ کسی نقطہ کی ایک خاص صلاحیت ہے، تو ایک اور نقطہ کو حوالہ کے طور پر استعمال کیا جانا چاہیے، اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ صرف ممکنہ فرق کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، زمین یا زمین سے منسلک برقی موصل کو حوالہ نقطہ کے طور پر منتخب کیا جاتا ہے، جہاں کنڈکٹر پر پوٹینشل یا زمین میں پوٹینشل صفر پر سیٹ کیا جاتا ہے۔ لہذا، اگر کسی پوائنٹ میں 12 وولٹ کا V ہے، تو اس نقطہ اور زمین کے درمیان ممکنہ فرق 12 وولٹ ہے۔ 6 وولٹ کی بیٹری میں، مثبت ٹرمینل اور منفی ٹرمینل کے درمیان ممکنہ فرق 6 وولٹ ہے۔ چونکہ ممکنہ فرق کی اکائی وولٹ ہے، دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق کو عام طور پر برقی وولٹیج کہا جاتا ہے۔

مندرجہ بالا ممکنہ فرق مساوات کو دوبارہ ذیل میں لکھا جا سکتا ہے:

اگر چارج q ممکنہ فرق سے گزرتا ہے V_ab پھر ΔEP کے ذریعہ ممکنہ توانائی کی تبدیلی۔ مثال کے طور پر، اگر 2 کولمبس کا چارج 12 وولٹ کے ممکنہ فرق سے گزرتا ہے، تو ممکنہ توانائی (2 C) (12 V) = 24 Joules سے بدل جاتی ہے۔ اسی طرح، اگر 4 کولمبس کا چارج 24 وولٹ کے ممکنہ فرق سے گزرتا ہے، تو ممکنہ توانائی (4 C) (24 V) = 96 Joules میں بدل جاتی ہے۔

لہذا ممکنہ توانائی (ΔEP) میں تبدیلی چارج (q) اور برقی وولٹیج (Vab ₎ کے متناسب ہے ۔ برقی چارج اور/یا برقی وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، ممکنہ توانائی میں اتنی ہی زیادہ تبدیلی ہوگی۔ ممکنہ توانائی کام کرنے کی صلاحیت سے متعلق ہے، لہذا اگر ممکنہ توانائی میں تبدیلی بڑی ہے، تو کام کرنے کی صلاحیت بھی بڑی ہے.

مندرجہ بالا ممکنہ فرق مساوات اب بھی عام ہے۔ مزید تفصیلی V مساوات حاصل کرنے کے لیے، یکساں برقی میدان میں ممکنہ فرق پر غور کریں اور جو کہ ایک چارج سے پیدا ہوتا ہے۔

یکساں برقی میدان

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

تفصیل: V _ab = دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق، E = برقی میدان اور s = دو پوائنٹس کے درمیان فاصلہ۔

سنگل بوجھ

ایک برقی میدان پیدا کرنے والے واحد چارج کی موجودگی کی وجہ سے کسی نقطہ پر پوٹینشل کا حساب مساوات کے ذریعے لگایا جا سکتا ہے:

تفصیل: V _ab = دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق، k = کولمب کا مستقل، Q = واحد چارج جو ایک برقی فیلڈ پیدا کرتا ہے، r = چارج Q اور پوائنٹ کے درمیان فاصلہ جہاں پوٹینشل کا حساب لگایا جاتا ہے۔

برقی میدان اور صلاحیت کے درمیان تعلق

الیکٹرک فیلڈ ایک ویکٹر کی مقدار ہے، جبکہ پوٹینشل ایک اسکیلر مقدار ہے۔ ویکٹر کی مقداروں میں سمت شامل ہوتی ہے، جس کی وجہ سے اسکیلر مقداروں کے مقابلے ان کا حساب لگانا زیادہ مشکل ہوتا ہے۔ حساب کو آسان بنانے کے لیے، ایک مساوات استعمال کی جاتی ہے جو برقی میدان اور پوٹینشل کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتی ہے۔
ممکنہ فرق کی مساوات جو پہلے بیان کی گئی تھی ذیل میں دوبارہ لکھی گئی 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 ذیل میں ایک نئی مساوات پیدا ہوتی ہے۔

تفصیل: E = الیکٹرک فیلڈ، V _ab = دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق، مثال کے طور پر 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 ظاہر کیا جا سکے۔
اس مساوات کا استعمال ایک (یکساں) برقی میدان کا تعین کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے اگر دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق اور ان کے درمیان فاصلہ معلوم ہو۔ مساوات کے مطابق، برقی میدان پوٹینشل کے متناسب اور فاصلے کے الٹا متناسب ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جتنی زیادہ صلاحیت ہوگی، برقی میدان جتنا زیادہ ہوگا، اور جتنا زیادہ فاصلہ ہوگا، برقی میدان اتنا ہی چھوٹا ہوگا۔