Ηλεκτρικό δυναμικό
Το ηλεκτρικό δυναμικό ορίζεται ως η ποσότητα εργασίας που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός φορτίου μονάδας από ένα σημείο αναφοράς σε ένα συγκεκριμένο σημείο έναντι του ηλεκτρικού πεδίου. Όταν ένα σώμα κινείται ενάντια στο ηλεκτρικό πεδίο, κερδίζει μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας, που ονομάζεται ηλεκτρικό δυναμικό. Το ηλεκτρικό δυναμικό του φορτίου παράγεται διαιρώντας τη δυναμική ενέργεια με την ποσότητα φορτίου.
Η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου εξαρτάται από το ηλεκτρικό δυναμικό. Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι ανεξάρτητο από το εάν ένα φορτίο τοποθετείται στο ηλεκτρικό πεδίο ή όχι. Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι ένα βαθμωτό μέγεθος που σημαίνει ότι το ηλεκτρικό δυναμικό έχει μόνο μέγεθος. Δεν έχει κατεύθυνση.
Παράγοντες που επηρεάζουν το ηλεκτρικό δυναμικό
- Ηλεκτρικό φορτίο που μεταφέρεται από ένα αντικείμενο.
- Η σχετική θέση ενός αντικειμένου σε σχέση με άλλα ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα.
Τύπος ηλεκτρικού δυναμικού
Ο τύπος ηλεκτρικού δυναμικού δίνεται ως
V=(1/40)q/r
Ηλεκτρονβολτ
Το βολτ ηλεκτρονίων είναι μια αποδεκτή μονάδα εργασίας και ενέργειας χωρίς SI. Χρησιμοποιείται για ορισμένες εφαρμογές στον ηλεκτρομαγνητισμό. στερεάς κατάστασης, ατομική, πυρηνική και σωματιδιακή φυσική και συναφείς επιστήμες όπως η βιοφυσική, η χημεία και η αστρονομία.
Το ένα ηλεκτρόνιο βολτ είναι
1 eV=1.610-16 J
Δυνητική ενέργεια
Η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια είναι η συνολική δυναμική ενέργεια που κατέχεται από ένα φορτίο μονάδας όταν βρίσκεται σε οποιοδήποτε σημείο έξω από το χώρο.
Η δυναμική ενέργεια ενός θετικού φορτίου αυξάνεται καθώς το φορτίο κινείται ενάντια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο και μειώνεται καθώς το φορτίο κινείται με το ηλεκτρικό πεδίο.
Η δυναμική ενέργεια ενός αρνητικού φορτίου μειώνεται καθώς το φορτίο κινείται ενάντια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο και αυξάνεται καθώς το φορτίο κινείται με το ηλεκτρικό πεδίο. Εκτός εάν το φορτίο μονάδας διασχίζει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, το δυναμικό του σε ένα δεδομένο σημείο δεν εξαρτάται από τη διαδρομή που διανύθηκε.
Ηλεκτρικό δυναμικό λόγω σημειακής χρέωσης
Το ηλεκτρικό δυναμικό σε οποιοδήποτε σημείο ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι η ποσότητα της εργασίας που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός θετικού φορτίου μονάδας από το άπειρο σε εκείνο το σημείο κατά μήκος οποιασδήποτε διαδρομής όταν εφαρμόζονται οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Ας θεωρήσουμε ότι ένα θετικό φορτίο τοποθετείται σε ένα σημείο. Το φορτίο που τοποθετείται σε αυτό το σημείο θα ασκήσει δύναμη λόγω της παρουσίας ηλεκτρικού πεδίου.
Το ηλεκτρικό δυναμικό σε οποιοδήποτε σημείο με απόσταση r από το θετικό φορτίο +q δίνεται από,
V=1/40q/r
Εδώ,
V =Ηλεκτρικό δυναμικό
q =δοκιμαστική χρέωση
r =διάνυσμα θέσης
Το Volt είναι η μονάδα SI του ηλεκτρικού δυναμικού.
1 Volt (V) =1 joule (J)/ 1 coulomb (C ) =J/C
Εάν η μονάδα εργασίας εκτελείται για τη μετακίνηση ενός φορτίου κουλόμπ από το άπειρο σε ένα καθορισμένο σημείο λόγω ηλεκτρικού πεδίου έναντι της ηλεκτροστατικής δύναμης, τότε το ηλεκτρικό δυναμικό ονομάζεται ηλεκτροστατικό δυναμικό 1 βολτ.
Ηλεκτρικό δυναμικό λόγω πολλαπλών φορτίσεων
Ας υποθέσουμε ότι δίνεται μια ομάδα σημειακών χρεώσεων όπως q1, q2……. qn που διατηρείται σε απόσταση r1, r2, …… rn , παίρνουμε το ηλεκτροστατικό δυναμικό σε οποιοδήποτε καθορισμένο σημείο. Προσδιορίζουμε το ηλεκτροστατικό δυναμικό σε οποιοδήποτε σημείο λόγω κάθε μεμονωμένης φόρτισης παίρνοντας τα άλλα φορτία απόντα. Στη συνέχεια υπολογίζουμε το άθροισμα του δυναμικού όλων των φορτίων αλγεβρικά.
Έτσι, το ηλεκτρικό δυναμικό μιας ομάδας σημειακών φορτίων είναι το άθροισμα του μεμονωμένου δυναμικού όλων των φορτίων αλγεβρικά.
Το Ηλεκτρικό Δυναμικό λόγω πολλαπλών φορτίσεων δίνεται ως
V=1/40 (q1)/r1
Συμπέρασμα
Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι ανεξάρτητο από το εάν ένα φορτίο τοποθετείται στο ηλεκτρικό πεδίο ή όχι. Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι ένα βαθμωτό μέγεθος που σημαίνει ότι το ηλεκτρικό δυναμικό έχει μόνο μέγεθος. Δεν έχει κατεύθυνση.
Παράγοντες που επηρεάζουν το ηλεκτρικό δυναμικό
- Ηλεκτρικό φορτίο που μεταφέρεται από ένα αντικείμενο.
- Η σχετική θέση ενός αντικειμένου σε σχέση με άλλα ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα.
Τύπος ηλεκτρικού δυναμικού
Ο τύπος ηλεκτρικού δυναμικού δίνεται ως
V=1/40 q/r
Η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια είναι η συνολική δυναμική ενέργεια που κατέχεται από ένα φορτίο μονάδας όταν βρίσκεται σε οποιοδήποτε σημείο έξω από το χώρο.
Όταν απαιτείται εργασία ενός joule για τη μετακίνηση ενός κουλόμπ φορτίου ενάντια στο ηλεκτρικό πεδίο, τότε είναι γνωστό ως ηλεκτρικό δυναμικό ενός βολτ.
Η επιφάνεια της γης θεωρείται ότι έχει μηδενικό δυναμικό, επειδή η γη είναι τόσο μεγάλη που η προσθήκη ή η αφαίρεση φορτίων δεν αλλάζει την ηλεκτρική της κατάσταση.
Το Ηλεκτρικό Δυναμικό λόγω πολλαπλών φορτίσεων δίνεται ως
V=1/40 (q1)/r1
Το ηλεκτρικό δυναμικό σε οποιοδήποτε σημείο με απόσταση r από το θετικό φορτίο +q δίνεται από,
V=1/40 q/r
Η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια εξαρτάται από
- Ηλεκτρικό φορτίο από μόνο του
- Η σχετική θέση ενός αντικειμένου σε σχέση με άλλα ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα.
