दो बिंदुओं के बीच संभावित और संभावित अंतर क्या है

विद्युत क्षमता की अवधारणा इलेक्ट्रोस्टैटिक्स और इलेक्ट्रोडायनामिक्स के सिद्धांत की महत्वपूर्ण नींव में से एक है। भौतिकी की इन शाखाओं के आगे के अध्ययन के लिए इसके सार को समझना एक आवश्यक शर्त है।

विद्युत क्षमता क्या है

मान लीजिए कि एक इकाई आवेश q को स्थिर आवेश Q द्वारा निर्मित क्षेत्र में रखा जाता है, जो से प्रभावित होता है कूलम्ब बल एफ = के * क्यूक्यू / आर।

यहाँ और नीचे k=((1/4)*π**ε), जहां_{0 —} विद्युत स्थिरांक (8.85*10^-12 एफ/एम), जबकि is मध्यम ढांकता हुआ स्थिरांक.

योगदान शुल्क इस बल की कार्रवाई के तहत, यह आगे बढ़ सकता है, और बल एक निश्चित मात्रा में कार्य करेगा। इसका मतलब यह है कि दो आवेशों की एक प्रणाली में एक संभावित ऊर्जा होती है जो दोनों आवेशों के परिमाण और उनके बीच की दूरी पर निर्भर करती है, और इस संभावित ऊर्जा का परिमाण आवेश q के परिमाण पर निर्भर नहीं करता है। यहाँ विद्युत विभव की परिभाषा प्रस्तुत की गई है - यह क्षेत्र की स्थितिज ऊर्जा के आवेश के परिमाण के अनुपात के बराबर है:

φ = डब्ल्यू / क्यू,

जहां W आवेशों की प्रणाली द्वारा निर्मित क्षेत्र की स्थितिज ऊर्जा है, और क्षमता क्षेत्र की ऊर्जा विशेषता है। किसी आवेश q को विद्युत क्षेत्र में कुछ दूरी तक ले जाने के लिए, कूलम्ब बलों पर काबू पाने के लिए एक निश्चित मात्रा में कार्य करना आवश्यक है। एक बिंदु की क्षमता उस कार्य के बराबर होती है जिसे इस बिंदु से अनंत तक एक इकाई आवेश को स्थानांतरित करने के लिए खर्च किया जाना चाहिए। ऐसा करते समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि:

• यह कार्य आवेश की स्थितिज ऊर्जा में कमी के बराबर होगा (A=W₂डब्ल्यू₁);
• काम चार्ज के प्रक्षेपवक्र पर निर्भर नहीं करता है।

एसआई प्रणाली में, क्षमता की इकाई एक वोल्ट है (रूसी साहित्य में इसे वी अक्षर द्वारा दर्शाया गया है, विदेशी साहित्य में - वी)। 1 V \u003d 1J / 1 C, यानी हम 1 वोल्ट के एक बिंदु की क्षमता के बारे में बात कर सकते हैं, अगर 1 C के चार्ज को अनंत तक ले जाने में 1 जूल लगता है। नाम इतालवी भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा के सम्मान में चुना गया था, जिन्होंने इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया था।

यह कल्पना करने के लिए कि एक क्षमता क्या है, इसकी तुलना दो निकायों के तापमान या अंतरिक्ष में विभिन्न बिंदुओं पर मापा गया तापमान से की जा सकती है। तापमान वस्तुओं के ताप का एक माप है, और क्षमता विद्युत आवेश का एक माप है। कहा जाता है कि एक पिंड दूसरे से ज्यादा गर्म होता है, यह भी कहा जा सकता है कि एक पिंड ज्यादा चार्ज होता है और दूसरा कम। इन निकायों में अलग क्षमता है।

क्षमता का मूल्य समन्वय प्रणाली की पसंद पर निर्भर करता है, इसलिए कुछ स्तर की आवश्यकता होती है, जिसे शून्य के रूप में लिया जाना चाहिए। तापमान को मापते समय, उदाहरण के लिए, पिघलने वाली बर्फ का तापमान आधार रेखा के रूप में लिया जा सकता है।क्षमता के लिए, एक असीम रूप से दूर के बिंदु की क्षमता को आमतौर पर शून्य स्तर के रूप में लिया जाता है, लेकिन कुछ समस्याओं को हल करने के लिए, उदाहरण के लिए, जमीन की क्षमता या संधारित्र प्लेटों में से एक की क्षमता को शून्य माना जा सकता है।

संभावित गुण

क्षमता के महत्वपूर्ण गुणों में, निम्नलिखित पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

• यदि क्षेत्र कई आवेशों द्वारा निर्मित होता है, तो किसी विशेष बिंदु पर विभव बीजगणितीय (आवेश के चिन्ह को ध्यान में रखते हुए) प्रत्येक आवेश द्वारा निर्मित विभवों के योग के बराबर होगा =φ₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+…+φ_एन;
• यदि आवेशों से दूरियाँ ऐसी हैं कि आवेशों को स्वयं बिंदु आवेश माना जा सकता है, तो कुल क्षमता की गणना सूत्र φ=k*(q) द्वारा की जाती है₁/आर₁+क्यू₂/आर₂+क्यू₃/आर₃+…+क्यू_एन/आर_एन), जहां r संबंधित बिंदु से दूरी है तो माना बिंदु की।

यदि क्षेत्र एक विद्युत द्विध्रुव (विपरीत चिह्न के दो जुड़े हुए आवेश) द्वारा बनता है, तो द्विध्रुव से r दूरी पर स्थित किसी भी बिंदु पर विभव =k*p*cosά/r के बराबर होगा², कहाँ पे:

• p द्विध्रुव की विद्युत भुजा है, जो q*l के बराबर है, जहाँ l आवेशों के बीच की दूरी है;
• r द्विध्रुव की दूरी है;
• द्विध्रुव भुजा और त्रिज्या सदिश r के बीच का कोण है।

यदि बिंदु द्विध्रुव के अक्ष पर स्थित है, तो cosά=1 और φ=k*p/r².

संभावित अंतर

यदि दो बिंदुओं में एक निश्चित क्षमता है, और यदि वे समान नहीं हैं, तो वे कहते हैं कि दो बिंदुओं के बीच एक संभावित अंतर है। बिंदुओं के बीच संभावित अंतर होता है:

• जिसकी क्षमता विभिन्न संकेतों के आरोपों से निर्धारित होती है;
• किसी भी चिन्ह के आवेश से विभव वाला बिंदु और शून्य विभव वाला बिंदु;
• ऐसे बिंदु जिनमें एक ही चिन्ह की क्षमता होती है, लेकिन निरपेक्ष मान में भिन्न होते हैं।

यही है, संभावित अंतर समन्वय प्रणाली की पसंद पर निर्भर नहीं करता है।शून्य चिह्न (उदाहरण के लिए, समुद्र तल) के सापेक्ष अलग-अलग ऊंचाई पर स्थित पानी के पूल के साथ एक सादृश्य खींचा जा सकता है।

प्रत्येक पूल के पानी में एक निश्चित संभावित ऊर्जा होती है, लेकिन यदि आप किसी भी दो पूल को एक ट्यूब से जोड़ते हैं, तो उनमें से प्रत्येक में पानी का प्रवाह होगा, जिसकी प्रवाह दर न केवल ट्यूब के आकार से निर्धारित होती है। , बल्कि पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में संभावित ऊर्जाओं के अंतर से भी (अर्थात ऊंचाई का अंतर)। इस स्थिति में स्थितिज ऊर्जाओं का निरपेक्ष मान कोई मायने नहीं रखता।

इसी तरह, यदि आप एक कंडक्टर के साथ अलग-अलग क्षमता वाले दो बिंदुओं को जोड़ते हैं, तो यह प्रवाहित होगा बिजली, न केवल कंडक्टर के प्रतिरोध से, बल्कि संभावित अंतर से भी निर्धारित होता है (लेकिन उनके पूर्ण मूल्य से नहीं)। पानी के साथ सादृश्य को जारी रखते हुए, हम कह सकते हैं कि ऊपरी पूल में पानी जल्द ही खत्म हो जाएगा, और अगर कोई बल नहीं है जो पानी को वापस ऊपर ले जाएगा (उदाहरण के लिए, एक पंप), तो प्रवाह बहुत जल्दी बंद हो जाएगा।

तो यह एक इलेक्ट्रिक सर्किट में है - एक निश्चित स्तर पर संभावित अंतर को बनाए रखने के लिए, एक बल की आवश्यकता होती है जो उच्चतम क्षमता वाले बिंदु पर चार्ज (अधिक सटीक, चार्ज वाहक) स्थानांतरित करता है। इस बल को इलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है और इसे EMF के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। ईएमएफ एक अलग प्रकृति का हो सकता है - विद्युत रासायनिक, विद्युत चुम्बकीय, आदि।

व्यवहार में, यह मुख्य रूप से चार्ज वाहक के प्रक्षेपवक्र के प्रारंभिक और अंतिम बिंदुओं के बीच संभावित अंतर है जो मायने रखता है। इस मामले में, इस अंतर को वोल्टेज कहा जाता है, और एसआई में इसे वोल्ट में भी मापा जाता है।हम 1 वोल्ट के वोल्टेज के बारे में बात कर सकते हैं यदि क्षेत्र 1 कूलम्ब के चार्ज को एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर ले जाने पर 1 जूल का काम करता है, यानी 1V \u003d 1J / 1C, और J / C भी एक इकाई हो सकता है संभावित अंतर।

समविभव सतह

यदि कई बिंदुओं की क्षमता समान है, और ये बिंदु एक सतह बनाते हैं, तो ऐसी सतह को समविभव कहा जाता है। उदाहरण के लिए, इस तरह की संपत्ति में एक विद्युत आवेश के चारों ओर एक गोला होता है, क्योंकि विद्युत क्षेत्र सभी दिशाओं में समान रूप से दूरी के साथ घटता है।

इस सतह के सभी बिंदुओं की स्थितिज ऊर्जा समान होती है, इसलिए ऐसे गोले पर आवेश को घुमाने पर कोई कार्य खर्च नहीं होगा। कई आवेशों की प्रणालियों की समविभव सतहों का आकार अधिक जटिल होता है, लेकिन उनके पास एक दिलचस्प गुण होता है - वे कभी भी प्रतिच्छेद नहीं करते हैं। विद्युत क्षेत्र के बल की रेखाएं हमेशा उनके प्रत्येक बिंदु पर समान क्षमता वाली सतहों के लंबवत होती हैं। यदि समविभव पृष्ठ को समतल द्वारा काटा जाता है, तो समान विभव की एक रेखा प्राप्त होगी। इसमें एक समविभव सतह के समान गुण होते हैं। व्यवहार में, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में रखे गए कंडक्टर की सतह पर बिंदुओं की क्षमता समान होती है।

संभावित और संभावित अंतर की अवधारणा से निपटने के बाद, आप विद्युत घटना के आगे के अध्ययन के लिए आगे बढ़ सकते हैं। लेकिन पहले नहीं, क्योंकि बुनियादी सिद्धांतों और अवधारणाओं को समझे बिना ज्ञान को गहरा करना संभव नहीं होगा।

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