இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையே சாத்தியமான மற்றும் சாத்தியமான வேறுபாடு என்ன

மின் ஆற்றல் பற்றிய கருத்து மின்னியல் மற்றும் மின் இயக்கவியல் கோட்பாட்டின் முக்கியமான அடித்தளங்களில் ஒன்றாகும். இயற்பியலின் இந்த பிரிவுகளை மேலும் படிக்க அதன் சாரத்தை புரிந்துகொள்வது ஒரு முன்நிபந்தனையாகும்.

மின் ஆற்றல் என்ன

ஒரு நிலையான கட்டணம் Q மூலம் உருவாக்கப்பட்ட புலத்தில் ஒரு யூனிட் சார்ஜ் q வைக்கப்பட வேண்டும், அதில் தி கூலம்ப் படை F=k*Qq/r.

இனி k=((1/4)*π* ε* ε), எங்கே ε_{0 —} மின் மாறிலி (8.85*10^-12 F/m), மற்றும் ε ஊடகத்தின் மின்கடத்தா மாறிலி.

மூலம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது கட்டணம் இந்த சக்தியின் செயல்பாட்டின் கீழ் நகர முடியும், மேலும் சக்தி சில வேலைகளைச் செய்யும். இதன் பொருள் இரண்டு சார்ஜ்களின் அமைப்பு இரண்டு சார்ஜ்களின் அளவு மற்றும் அவற்றுக்கிடையேயான தூரத்தைப் பொறுத்து ஒரு சாத்தியமான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இந்த சாத்தியமான ஆற்றலின் மதிப்பு சார்ஜ் q இன் அளவைப் பொறுத்தது அல்ல. இங்குதான் மின் ஆற்றலின் வரையறை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது: இது புலத்தின் ஆற்றல் ஆற்றலின் விகிதத்திற்கு மின்னூட்டத்தின் அளவிற்கு சமம்:

φ=W/q,

இங்கு டபிள்யூ என்பது கட்டண முறையால் உருவாக்கப்பட்ட புலத்தின் சாத்தியமான ஆற்றலாகும், மேலும் சாத்தியம் என்பது புலத்தின் ஆற்றல் பண்பு ஆகும். மின்சார புலத்தில் ஒரு சார்ஜ் q ஐ சிறிது தூரத்திற்கு நகர்த்த, கூலொம்ப் படையை கடக்க சில வேலைகளை செலவிட வேண்டியது அவசியம்.ஒரு புள்ளியின் சாத்தியம் ஒரு யூனிட் கட்டணத்தை அந்த புள்ளியிலிருந்து முடிவிலிக்கு நகர்த்த எடுக்கும் வேலைக்கு சமம். இது கவனிக்கப்பட வேண்டும்:

• இந்த வேலை சார்ஜ் ஆற்றல் இழப்புக்கு சமமாக இருக்கும் (A=W₂-W₁);
• வேலை கட்டணத்தின் பாதையைப் பொறுத்தது அல்ல.

SI அமைப்பில், சாத்தியத்தின் அலகு ஒரு வோல்ட் ஆகும் (ரஷ்ய மொழி இலக்கியத்தில் V, வெளிநாட்டு இலக்கியத்தில் V என குறிப்பிடப்படுகிறது). 1 V=1J/1 Kl, அதாவது, 1 Kl இன் மின்னூட்டத்தை முடிவிலிக்கு நகர்த்த 1 ஜூல் வேலை செய்தால், 1 வோல்ட் புள்ளியின் திறனைப் பற்றி பேசலாம். மின் பொறியியலின் வளர்ச்சிக்கு குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்பை வழங்கிய இத்தாலிய இயற்பியலாளர் அலெஸாண்ட்ரோ வோல்டாவின் நினைவாக இந்த பெயர் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.

சாத்தியமானது என்ன என்பதைக் கற்பனை செய்ய, அதை இரண்டு உடல்களின் வெப்பநிலை அல்லது விண்வெளியில் வெவ்வேறு புள்ளிகளில் அளவிடப்படும் வெப்பநிலையுடன் ஒப்பிடலாம். வெப்பநிலை என்பது பொருட்களை வெப்பமாக்குவதற்கான அளவீடு ஆகும், மேலும் ஆற்றல் என்பது மின் கட்டணத்தின் அளவீடு ஆகும். ஒரு உடல் மற்றொன்றை விட அதிக வெப்பம் கொண்டதாகக் கூறப்படுகிறது, மேலும் ஒரு உடல் அதிக மின்னேற்றம் கொண்டது என்றும் மற்றொன்று குறைவான மின்னேற்றம் கொண்டது என்றும் கூறலாம். இந்த உடல்கள் வெவ்வேறு திறன்களைக் கொண்டுள்ளன.

திறனின் மதிப்பு ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பின் தேர்வைப் பொறுத்தது, எனவே சில நிலை பூஜ்ஜியமாக எடுக்கப்பட வேண்டும். வெப்பநிலையை அளவிடும் போது, ​​ஒரு குறிப்பு எல்லையாக பனி உருகும் வெப்பநிலையை எடுத்துக் கொள்ளலாம். ஒரு சாத்தியக்கூறுக்கு, எல்லையற்ற தொலைதூர புள்ளியின் சாத்தியக்கூறு பொதுவாக பூஜ்ஜியமாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது, ஆனால் சில சிக்கல்களுக்கு, பூமியின் சாத்தியம் அல்லது ஒரு மின்தேக்கியின் அட்டைகளில் ஒன்றின் சாத்தியம், எடுத்துக்காட்டாக, பூஜ்ஜியமாக எடுத்துக்கொள்ளப்படலாம்.

சாத்தியக்கூறுகளின் பண்புகள்

ஆற்றலின் முக்கியமான பண்புகளில் பின்வருபவை:

• புலம் பல கட்டணங்களால் உருவாக்கப்பட்டால், ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் உள்ள சாத்தியம் இயற்கணிதத்திற்கு சமமாக இருக்கும் (கட்டணத்தின் அடையாளத்தை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது) ஒவ்வொரு கட்டணங்களாலும் உருவாக்கப்பட்ட சாத்தியக்கூறுகளின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமமாக இருக்கும்.₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+...+φ_n;
• கட்டணங்களில் இருந்து தொலைவுகள் இருந்தால், கட்டணங்கள் புள்ளியைப் போலக் கருதப்படும், பின்னர் மொத்த சாத்தியக்கூறுகள் φ=k*(q) சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படும்.₁/ஆர்₁+கே₂/ஆர்₂+கே₃/ஆர்₃+...+கே_n/ஆர்_n), இதில் r என்பது தொடர்புடைய கட்டணத்திலிருந்து கேள்விக்குரிய புள்ளிக்கு உள்ள தூரம்.

புலம் ஒரு மின்சார இருமுனையால் (எதிர் குறியின் இரண்டு இணைக்கப்பட்ட கட்டணங்கள்) உருவாக்கப்பட்டால், இருமுனையிலிருந்து r தொலைவில் அமைந்துள்ள எந்தப் புள்ளியிலும் சாத்தியம் φ=k*p*cosά/r க்கு சமமாக இருக்கும்.², எங்கே:

• p என்பது இருமுனையின் மின் கை, q*l க்கு சமம், இங்கு l என்பது கட்டணங்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம்;
• r என்பது இருமுனையத்திற்கான தூரம்;
• ά என்பது இருமுனை கை மற்றும் ஆரம் திசையன் r இடையே உள்ள கோணம்.

புள்ளி இருமுனை அச்சில் இருந்தால், cosά=1 மற்றும் φ=k*p/r².

சாத்தியமான வேறுபாடு

இரண்டு புள்ளிகளுக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் இருந்தால், மற்றும் அவை சமமாக இல்லாவிட்டால், இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையில் ஒரு சாத்தியமான வேறுபாடு இருப்பதாக கூறப்படுகிறது. புள்ளிகளுக்கு இடையே சாத்தியமான வேறுபாடு ஏற்படுகிறது:

• யாருடைய திறன் பல்வேறு அறிகுறிகளின் கட்டணங்களால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது;
• எந்த அடையாளத்தின் கட்டணத்திலிருந்தும் சாத்தியமுள்ள ஒரு புள்ளி மற்றும் பூஜ்ஜிய சாத்தியம் கொண்ட ஒரு புள்ளி;
• புள்ளிகள் சம அடையாளத்தின் திறனைக் கொண்டிருக்கின்றன, ஆனால் மாடுலோவில் வேறுபட்டவை.

அதாவது, சாத்தியமான வேறுபாடு ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பின் தேர்வைப் பொறுத்தது அல்ல. பூஜ்ஜியக் குறிக்கு (எ.கா. கடல் மட்டம்) தொடர்புடைய வெவ்வேறு உயரங்களில் அமைந்துள்ள நீர்க் குளங்களுடன் நாம் ஒப்புமை வரையலாம்.

ஒவ்வொரு குளத்தின் தண்ணீருக்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் உள்ளது, ஆனால் நீங்கள் இரண்டு குளங்களை ஒரு குழாயுடன் இணைத்தால், ஒவ்வொன்றிலும் நீரின் ஓட்டம் இருக்கும், அதன் ஓட்டம் குழாயின் அளவால் மட்டும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. ஆனால் பூமியின் ஈர்ப்பு புலத்தில் (அதாவது உயரங்களின் வேறுபாடு) சாத்தியமான ஆற்றல்களின் வேறுபாட்டால். சாத்தியமான ஆற்றல்களின் முழுமையான மதிப்பு இந்த விஷயத்தில் முக்கியமில்லை.

இதேபோல், நீங்கள் ஒரு கடத்தியை வெவ்வேறு சாத்தியக்கூறுகள் கொண்ட இரண்டு புள்ளிகளுடன் இணைத்தால், அது சுமந்து செல்லும் ஒரு மின்சாரம்கடத்தியின் எதிர்ப்பால் மட்டுமல்ல, சாத்தியமான வேறுபாட்டினாலும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது (ஆனால் அவற்றின் முழுமையான மதிப்பால் அல்ல). நீர் ஒப்புமையுடன் தொடர்ந்து, மேல் படுகையில் உள்ள நீர் விரைவில் வெளியேறும் என்றும், தண்ணீரை மீண்டும் மேலே நகர்த்துவதற்கு எந்த சக்தியும் இல்லை என்றால் (பம்ப் போன்றவை) ஓட்டம் மிக விரைவாக நிறுத்தப்படும் என்றும் கூறலாம்.

மின்சுற்றிலும் இது ஒன்றுதான்: சாத்தியமான வேறுபாட்டை ஒரு குறிப்பிட்ட மட்டத்தில் வைத்திருக்க, கட்டணங்களை (அல்லது அதற்கு பதிலாக, சார்ஜ் கேரியர்கள்) அதிக திறன் கொண்ட இடத்திற்கு கொண்டு செல்லும் ஒரு சக்தி தேவைப்படுகிறது. இந்த விசை எலக்ட்ரோமோட்டிவ் ஃபோர்ஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் இது EMF என சுருக்கமாக அழைக்கப்படுகிறது. EMF வெவ்வேறு இயல்புகளைக் கொண்டிருக்கலாம் - மின் வேதியியல், மின்காந்தம் போன்றவை.

நடைமுறையில், இது முக்கியமாக சார்ஜ் கேரியர்களின் பாதையின் தொடக்க மற்றும் இறுதி புள்ளிகளுக்கு இடையிலான சாத்தியமான வேறுபாடு முக்கியமானது. இந்த வழக்கில், இந்த வேறுபாடு மின்னழுத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் SI இல் இது வோல்ட்களிலும் அளவிடப்படுகிறது. 1 கூலம்பின் மின்னூட்டத்தை ஒரு புள்ளியில் இருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு நகர்த்துவதில் 1 ஜூலின் வேலையை புலம் செய்தால் 1 வோல்ட் மின்னழுத்தம் பேசப்படலாம், அதாவது 1V=1J/1KL, மேலும் J/KL இன் அலகாகவும் இருக்கலாம். சாத்தியமான வேறுபாடு.

சமமான மேற்பரப்புகள்

பல புள்ளிகளின் திறன் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், இந்த புள்ளிகள் ஒரு மேற்பரப்பை உருவாக்கினால், அத்தகைய மேற்பரப்பு சமன்பாடு என்று அழைக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, மின் கட்டணத்தைச் சுற்றிக் கட்டப்பட்ட ஒரு கோளமானது இந்தப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் மின்சார புலம் தூரத்துடன் அனைத்து திசைகளிலும் சமமாக குறைகிறது.

இந்த மேற்பரப்பில் உள்ள அனைத்து புள்ளிகளும் ஒரே சாத்தியமான ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கின்றன, எனவே அத்தகைய கோளத்தின் மீது கட்டணத்தை நகர்த்தும்போது எந்த வேலையும் செலவிடப்படாது. பல கட்டணங்களின் அமைப்புகளின் ஈக்விபோடென்ஷியல் மேற்பரப்புகள் மிகவும் சிக்கலான வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவற்றில் ஒரு சுவாரஸ்யமான சொத்து உள்ளது: அவை ஒருபோதும் வெட்டுவதில்லை. மின்புலத்தின் விசையின் கோடுகள் அவற்றின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் ஒரே ஆற்றலுடன் மேற்பரப்புகளுக்கு எப்போதும் செங்குத்தாக இருக்கும். ஈக்விபோடென்ஷியல் மேற்பரப்பு ஒரு விமானத்தால் துண்டிக்கப்பட்டால், நீங்கள் சம ஆற்றல்களின் வரிசையைப் பெறுவீர்கள்.இது சமமான மேற்பரப்பு போன்ற அதே பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. நடைமுறையில், மின்னியல் புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள கடத்தியின் மேற்பரப்பில் உள்ள புள்ளிகள், எடுத்துக்காட்டாக, சமமான திறனைக் கொண்டுள்ளன.

சாத்தியமான மற்றும் சாத்தியமான வேறுபாடு பற்றிய கருத்தை நீங்கள் புரிந்துகொண்டவுடன், நீங்கள் மின் நிகழ்வுகளை மேலும் படிக்க ஆரம்பிக்கலாம். ஆனால் இதற்கு முன் இல்லை, ஏனென்றால் அடிப்படைக் கொள்கைகள் மற்றும் கருத்துகளைப் புரிந்து கொள்ளாமல் அறிவை ஆழமாக்குவது சாத்தியமில்லை.

தொடர்புடைய கட்டுரைகள்: