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 के इन वर्गों के आगे के अध्ययन के लिए इसके सार को समझना एक पूर्वापेक्षा है।

विद्युत क्षमता क्या है

मान लीजिए कि एक इकाई आवेश q को एक स्थिर आवेश Q द्वारा बनाए गए क्षेत्र में रखा जाता है, जिस पर कूलम्ब बल एफ = के * क्यूक्यू / आर।

इसके बाद के=((1/4)*π**ε), जहां_{0 —} विद्युत स्थिरांक है (8.85*10^-12 एफ/एम), और माध्यम का ढांकता हुआ स्थिरांक.

इनके द्वारा पेश किया गया शुल्क इस बल की कार्रवाई के तहत आगे बढ़ सकता है, और बल कुछ काम 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 मूल्य आवेश q के परिमाण पर निर्भर नहीं करता है। यह वह जगह है जहां विद्युत क्षमता की परिभाषा पेश की जाती है: यह क्षेत्र की संभावित ऊर्जा और 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 बल पर काबू पाने के लिए कुछ कार्य करना आवश्यक है।एक बिंदु की क्षमता उस बिंदु से अनंत तक एक इकाई आवेश को स्थानांतरित करने में लगने वाले कार्य के बराबर होती है। इस बात पे ध्यान दिया जाना चाहिए कि:

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

एसआई प्रणाली में, क्षमता की इकाई एक वोल्ट (रूसी भाषा के साहित्य में वी, विदेशी साहित्य में वी द्वारा निरूपित) है। 1 V=1J/1 Kl, यानी, हम 1 वोल्ट के एक बिंदु की क्षमता के बारे में बात कर सकते हैं, अगर 1 Kl के चार्ज को अनंत तक ले जाने में 1 जूल का काम 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 देखने के लिए कि क्या क्षमता 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 उपाय है, और क्षमता विद्युत आवेश का एक माप है। एक शरीर को दूसरे की तुलना में अधिक गर्म कहा जाता है, और यह भी कहा जा सकता है कि एक शरीर अधिक चार्ज होता है और दूसरा कम चार्ज होता है। इन निकायों में अलग-अलग क्षमताएं हैं।

विभव का मान समन्वय प्रणाली की पसंद पर निर्भर करता है, इसलिए कुछ स्तर को शून्य के रूप में लेने की आवश्यकता होती है। तापमान को मापते समय, उदाहरण के लिए, बर्फ पिघलने का तापमान संदर्भ सीमा के रूप में लिया जा सकता है। एक विभव के लिए, एक असीम रूप से दूर के बिंदु की क्षमता को आमतौर पर शून्य के रूप में लिया जाता है, लेकिन कुछ समस्याओं के लिए, पृथ्वी की क्षमता या संधारित्र के किसी एक आवरण की क्षमता, उदाहरण के लिए, शून्य के रूप में ली जा सकती है।

क्षमता के गुण

संभावित के महत्वपूर्ण गुणों में निम्नलिखित हैं:

• यदि क्षेत्र कई आवेशों द्वारा बनाया गया है, तो किसी विशेष बिंदु पर क्षमता बीजगणितीय (आवेश के संकेत को ध्यान में रखते हुए) के बराबर होगी, प्रत्येक आवेश द्वारा बनाई गई क्षमता का योग φ=φ₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+...+φ_एन;
• यदि आवेशों से दूरियाँ ऐसी हैं कि आवेशों को स्वयं बिंदु-समान माना जा सकता है, तो कुल क्षमता की गणना सूत्र द्वारा की जाती है φ=k*(q₁/आर₁+क्यू₂/आर₂+क्यू₃/आर₃+...+क्यू_एन/आर_एन), जहां r संबंधित आवेश से विचाराधीन बिंदु तक की दूरी है।

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 द्विध्रुवीय अक्ष पर स्थित है, cosά=1 तथा φ=k*p/r².

संभावित अंतर

यदि दो बिंदुओं में एक निश्चित क्षमता है, और यदि वे समान नहीं हैं, तो यह कहा जाता है कि दोनों बिंदुओं के बीच एक संभावित अंतर है। बिंदुओं के बीच एक 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;
• समान चिह्न की क्षमता वाले बिंदु, लेकिन मॉड्यूलो में भिन्न।

यही है, संभावित अंतर समन्वय प्रणाली की पसंद पर निर्भर नहीं करता है। हम शून्य चिह्न (जैसे समुद्र तल) के सापेक्ष अलग-अलग ऊंचाई पर स्थित पानी के पूल के साथ एक सादृश्य बना सकते हैं।

प्रत्येक पूल के पानी में एक निश्चित संभावित ऊर्जा होती है, लेकिन यदि आप दो पूलों को एक ट्यूब से जोड़ते हैं, तो उनमें से प्रत्येक में पानी का प्रवाह होगा, जिसका प्रवाह न केवल ट्यूब के आकार से निर्धारित होता है, लेकिन 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 को अलग-अलग क्षमता वाले दो बिंदुओं से जोड़ते हैं, तो यह वहन करेगा एक विद्युत धारान केवल कंडक्टर के प्रतिरोध से, बल्कि संभावित अंतर से भी निर्धारित होता है (लेकिन उनके पूर्ण मूल्य से नहीं)। पानी की सादृश्यता को जारी रखते हुए, हम कह सकते हैं कि ऊपरी बेसिन में पानी जल्द ही खत्म हो जाएगा, और अगर पानी को वापस ऊपर ले जाने के लिए कोई बल नहीं है (जैसे पंप), तो प्रवाह बहुत जल्दी बंद हो जाएगा।

यह एक विद्युत परिपथ में समान 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 (या बल्कि, चार्ज वाहक) को स्थानांतरित करता है। इस बल को इलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है और इसे EMF के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। EMF विभिन्न स्वरूपों का हो सकता है - विद्युत रासायनिक, विद्युत चुम्बकीय, आदि।

व्यवहार में, यह मुख्य रूप से चार्ज वाहक के प्रक्षेपवक्र के प्रारंभ और अंत 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। 1 वोल्ट के वोल्टेज की बात की जा सकती है यदि क्षेत्र 1 कूलम्ब के आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में 1 जूल का कार्य करता है, अर्थात 1V=1J/1KL, और J/KL भी 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, एक विद्युत आवेश के चारों ओर परिचालित गोले में यह गुण होता है, क्योंकि विद्युत क्षेत्र दूरी के साथ सभी दिशाओं में समान रूप से घटता है।

इस सतह पर सभी बिंदुओं की स्थितिज ऊर्जा समान होती है, इसलिए ऐसे गोले पर आवेश को स्थानांतरित करने 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 विखंडित किया जाता है, तो आपको समान विभव की एक रेखा प्राप्त होती है।इसमें 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।

एक बार जब आप संभावित और संभावित अंतर की अवधारणा को समझ लेते हैं, तो आप आगे विद्युत परिघटनाओं का अध्ययन शुरू कर सकते हैं। लेकिन पहले नहीं, क्योंकि बुनियादी सिद्धांतों और अवधारणाओं को समझे बिना ज्ञान को गहरा करना संभव नहीं होगा।

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