Ηλεκτρικό Δυναμικό και Υπολογισμός του

Η ποσότητα εργασίας που απαιτείται για τη μετακίνηση μιας μονάδας φορτίου από ένα σημείο αναφοράς σε ένα άλλο συγκεκριμένο σημείο έναντι ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι γνωστή ως ηλεκτρικό δυναμικό. Η μονάδα ηλεκτρικού δυναμικού SI είναι βολτ και υπάρχει ένας τύπος για τη μετατροπή του ηλεκτρικού δυναμικού σε ηλεκτρικό δίπολο σημειακού φορτίου. Το ηλεκτρικό δυναμικό ενός διπόλου βασίζεται στην απόσταση μεταξύ του άκρου στο οποίο υπολογίζεται το δυναμικό και των μεσαίων σημείων του διπόλου. Με απλά λόγια, το ηλεκτρικό δυναμικό αναφέρεται στην ποσότητα εργασίας που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός θετικού φορτίου. Το ηλεκτρικό δυναμικό του διπόλου είναι:

V=kq/T (σημείο χρέωση)

Όπου,
V είναι το ηλεκτρικό δυναμικό του διπόλου και
k είναι μια σταθερά της οποίας η τιμή είναι 9,0 X 109 N.m2/C2

Συνήθως, το σημείο αναφοράς αναφέρεται ως η γη και οποιοδήποτε σημείο πέρα ​​από την επιφάνεια του ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να αναγνωριστεί ως ένα συγκεκριμένο σημείο κίνησης.

Αυτό το κεφάλαιο επικεντρώνεται στην εκκαθάριση της έννοιας της ηλεκτροστατικής ή του ηλεκτρικού δυναμικού και της μονάδας φόρτισης SI. Αυτό το κεφάλαιο θα καλύψει επίσης τον τύπο του ηλεκτρικού δυναμικού και την παραγωγή ηλεκτρικού δυναμικού για την απόδειξη του τύπου στην εξίσωση.

Υπολογισμός ηλεκτρικού δυναμικού ενός ηλεκτρικού διπόλου 

Ένα ηλεκτρικό δίπολο αποτελείται από δύο αντίθετα φορτία:q και -q. Και οι δύο χρεώσεις χωρίζονται με μια μικρή απόσταση με το όνομα 2a, της οποίας η συνολική τιμή χρέωσης θα είναι μηδέν. Το δίπολο θα χαρακτηριστεί μέσω διανυσματικής ροπής p, το μέγεθος της οποίας θα είναι q x 2a.

Θυμηθείτε ότι το ηλεκτρικό πεδίο σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο ενός διπόλου δεν εξαρτάται μόνο από το μέγεθος r. περιλαμβάνει επίσης τη γωνία που βρίσκεται μεταξύ r και p. Έτσι, το πεδίο θα πέσει από μεγάλη απόσταση με ρυθμό 1/r3 λόγω μίας μόνο φόρτισης.

Σημειακό φορτίο, όπως ένα ηλεκτρόνιο, είναι το θεμελιώδες δομικό στοιχείο της ύλης. Η κατανομή σφαιρικού φορτίου, όπως η κατανομή φορτίου μεταλλικής σφαίρας, δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο σαν σημειακό φορτίο. Επομένως, πρέπει να θεωρήσουμε το ηλεκτρικό δυναμικό που οφείλεται σε σημειακή φόρτιση ως, 

V =kq / r, 

όπου, V είναι το σημείο ηλεκτρικού δυναμικού φορτίου, και k είναι μια σταθερά ίση με 9,0 ✖ 109 N. m9/C9. Το δυναμικό στο άπειρο επιλέγεται ως μηδέν. Έτσι, το φορτίο του σημείου V μειώνεται με την απόσταση, ενώ το Ε είναι ένα σημείο που μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης.

Έννοια του ηλεκτρικού δυναμικού 

Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι επίσης γνωστό ως δυναμικό ηλεκτρικού πεδίου ή ηλεκτροστατικό δυναμικό. Η ισχύς ή η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη μετακίνηση μιας μονάδας ηλεκτρικού φορτίου στο πεδίο υποτίθεται ότι επεξεργάζεται με αμελητέα επιτάχυνση.

Για να συζητήσουμε λεπτομερώς το ηλεκτρικό δυναμικό, είναι απαραίτητο να ξεκαθαρίσουμε την έννοια της δυνητικής ενέργειας. Η δυναμική ενέργεια είναι η αποθηκευμένη ενέργεια σε ένα αντικείμενο. Με πιο απλά λόγια, η ποσότητα ενέργειας που έχει κάθε αντικείμενο ξεχωριστά είναι γνωστή ως δυναμική ενέργεια. Συχνά μπορεί να περιγραφεί ως η δυνητική ενέργεια ανά φόρτιση σε μια συγκεκριμένη θέση ή σημείο. Επιπλέον, το ηλεκτρικό δυναμικό είναι η δυναμική ενέργεια ανά μονάδα φόρτισης.

Μπορούμε επίσης να πούμε ότι το ηλεκτρικό δυναμικό είναι ενέργεια ανά μονάδα που περιγράφει την ενέργεια ενός αντικειμένου με βάση τη θέση δυναμικής του ισχύος. Η δυναμική ενέργεια αυξάνει το θετικό της φορτίο έναντι του ηλεκτρικού πεδίου και μειώνεται όταν κινείται με το ηλεκτρικό πεδίο. Η αντίθετη αντίδραση εμφανίζεται για τον αρνητικό έλεγχο. Αν δεν διασταυρωθούν τα φορτία της μονάδας, το μαγνητικό πεδίο δεν αλλάζει. Το δυναμικό δεν εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο.

Τύπος ηλεκτρικού δυναμικού

Ο τύπος ηλεκτρικού δυναμικού είναι το γινόμενο του φορτίου πολλαπλασιασμένο με τα σωματίδια του ηλεκτρικού δυναμικού.

Δυνητική ενέργεια =φορτίο του σωματιδίου ✖ ηλεκτρικό δυναμικό.

Επομένως, U =qV

Εδώ, το U αναφέρεται στη δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου σε μονάδα J ή τζάουλ,
Q αναφέρεται στο φορτίο του σημειακού σωματιδίου στη Μονάδα C ή κουλόμπ, και
V αναφέρεται στο ηλεκτρικό δυναμικό σε μονάδα βολτ ίσο σε τζάουλ ανά κουλόμπ ή V=J/C.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια αναφέρεται στην ισχύ που απαιτείται για τη μετακίνηση φορτίου ενάντια σε ένα ηλεκτροστατικό πεδίο.

Έτσι, το ηλεκτρικό πεδίο δεν εξαρτάται μόνο από το μέγεθος, αλλά και από τη γωνία μεταξύ του διανύσματος r και του διπολικού διανύσματος p. Έτσι, το ηλεκτρικό δίπολο θα πέσει από μεγάλη απόσταση λόγω μιας μόνο φόρτισης. Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι πάντα μια συνεχής διαδικασία στο χώρο. Το ηλεκτρικό πεδίο δεν είναι μια σταθερή διαδικασία στο εξιδανικευμένο επιφανειακό φορτίο, αλλά δεν είναι καν άπειρο σε κανένα σημείο.

Αυτό το κεφάλαιο έχει καλύψει τον ορισμό της δυναμικής ενέργειας και τη σχέση της με ένα άλλο ηλεκτρικό δυναμικό και ο τύπος υπολογίζει το σημειακό φορτίο με την παραγωγή του ηλεκτρικού δυναμικού.