రెండు పాయింట్ల మధ్య పొటెన్షియల్ మరియు పొటెన్షియల్ తేడా ఏమిటి

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ మరియు ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ సిద్ధాంతం యొక్క ముఖ్యమైన పునాదులలో ఎలెక్ట్రిక్ పొటెన్షియల్ భావన ఒకటి. భౌతిక శాస్త్రంలోని ఈ విభాగాలను మరింత అధ్యయనం చేయడానికి దాని సారాంశాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ఒక అవసరం.

విద్యుత్ సంభావ్యత ఏమిటి

స్థిర ఛార్జ్ Q ద్వారా సృష్టించబడిన ఫీల్డ్‌లో యూనిట్ ఛార్జ్ q ఉంచబడనివ్వండి, దానిపై కూలంబ్ ఫోర్స్ F=k*Qq/r.

ఇకపై k=((1/4)*π* ε* ε), ఇక్కడ ε_{0 —} విద్యుత్ స్థిరాంకం (8.85*10^-12 F/m), మరియు ε మాధ్యమం యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం.

ద్వారా పరిచయం చేయబడింది ఆరోపణ ఈ శక్తి చర్య కింద తరలించవచ్చు, మరియు శక్తి కొంత పని చేస్తుంది. దీని అర్థం రెండు ఛార్జీల వ్యవస్థ రెండు ఛార్జీల పరిమాణం మరియు వాటి మధ్య దూరంపై ఆధారపడి ఉండే సంభావ్య శక్తిని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఈ సంభావ్య శక్తి యొక్క విలువ ఛార్జ్ q పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉండదు. ఇక్కడే ఎలెక్ట్రిక్ పొటెన్షియల్ నిర్వచనం పరిచయం చేయబడింది: ఇది ఫీల్డ్ యొక్క పొటెన్షియల్ ఎనర్జీ ఛార్జ్ యొక్క పరిమాణానికి సమానం:

φ=W/q,

ఇక్కడ W అనేది ఛార్జీల వ్యవస్థ ద్వారా సృష్టించబడిన ఫీల్డ్ యొక్క సంభావ్య శక్తి, మరియు సంభావ్యత అనేది ఫీల్డ్ యొక్క శక్తి లక్షణం. కొంత దూరం వరకు విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఛార్జ్ qని తరలించడానికి, కూలంబ్ శక్తిని అధిగమించడానికి కొంత పనిని ఖర్చు చేయడం అవసరం.ఒక పాయింట్ యొక్క సంభావ్యత యూనిట్ చార్జ్‌ని ఆ పాయింట్ నుండి అనంతానికి తరలించడానికి తీసుకునే పనికి సమానం. ఇది గమనించాలి:

• ఈ పని ఛార్జ్ యొక్క సంభావ్య శక్తి నష్టానికి సమానంగా ఉంటుంది (A=W₂-డబ్ల్యూ₁);
• పని ఛార్జ్ యొక్క పథంపై ఆధారపడి ఉండదు.

SI వ్యవస్థలో, సంభావ్యత యొక్క యూనిట్ ఒక వోల్ట్ (రష్యన్ భాషా సాహిత్యంలో V, విదేశీ సాహిత్యంలో V ద్వారా సూచించబడుతుంది). 1 V=1J/1 Kl, అంటే, 1 Kl ఛార్జ్‌ను అనంతానికి తరలించడానికి 1 జూల్ పనిని తీసుకుంటే, 1 వోల్ట్ పాయింట్ యొక్క సంభావ్యత గురించి మనం మాట్లాడవచ్చు. ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ అభివృద్ధికి గణనీయమైన కృషి చేసిన ఇటాలియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త అలెశాండ్రో వోల్టా గౌరవార్థం ఈ పేరు ఎంపిక చేయబడింది.

సంభావ్యత ఏమిటో ఊహించడానికి, దానిని రెండు శరీరాల ఉష్ణోగ్రతతో లేదా అంతరిక్షంలో వేర్వేరు పాయింట్ల వద్ద కొలిచే ఉష్ణోగ్రతతో పోల్చవచ్చు. ఉష్ణోగ్రత అనేది వస్తువులను వేడి చేసే కొలత, మరియు పొటెన్షియల్ అనేది విద్యుత్ చార్జ్ యొక్క కొలత. ఒక శరీరం మరొకదాని కంటే ఎక్కువ వేడిగా ఉంటుందని చెబుతారు, మరియు ఒక శరీరం ఎక్కువ చార్జ్ చేయబడిందని మరియు మరొకటి తక్కువ ఛార్జ్ అని కూడా చెప్పవచ్చు. ఈ శరీరాలు విభిన్న సామర్థ్యాలను కలిగి ఉంటాయి.

సంభావ్యత యొక్క విలువ కోఆర్డినేట్ సిస్టమ్ ఎంపికపై ఆధారపడి ఉంటుంది, కాబట్టి కొంత స్థాయిని సున్నాగా తీసుకోవడం అవసరం. ఉష్ణోగ్రతను కొలిచేటప్పుడు, ఉదాహరణకు, మంచు కరిగే ఉష్ణోగ్రతను సూచన సరిహద్దుగా తీసుకోవచ్చు. సంభావ్యత కోసం, అనంతమైన సుదూర బిందువు యొక్క సంభావ్యత సాధారణంగా సున్నాగా తీసుకోబడుతుంది, అయితే కొన్ని సమస్యల కోసం, భూమి యొక్క సంభావ్యత లేదా కెపాసిటర్ యొక్క కవర్లలో ఒకదాని యొక్క సంభావ్యత, ఉదాహరణకు, సున్నాగా తీసుకోవచ్చు.

సంభావ్యత యొక్క లక్షణాలు

సంభావ్యత యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణాలలో ఈ క్రిందివి ఉన్నాయి:

• ఫీల్డ్ అనేక ఛార్జీల ద్వారా సృష్టించబడినట్లయితే, ఒక నిర్దిష్ట బిందువు వద్ద సంభావ్యత బీజగణితానికి (ఛార్జ్ యొక్క చిహ్నాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే) ప్రతి ఛార్జ్‌ల ద్వారా సృష్టించబడిన పొటెన్షియల్‌ల మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది φ=φ₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+...+φ_n;
• ఛార్జీల నుండి దూరాలు ఛార్జ్‌లను పాయింట్ లాగా పరిగణించగలిగేలా ఉంటే, అప్పుడు మొత్తం పొటెన్షియల్ ఫార్ములా φ=k*(q) ద్వారా లెక్కించబడుతుంది₁/r₁+q₂/r₂+q₃/r₃+...+q_n/r_n), ఇక్కడ r అనేది సంబంధిత ఛార్జ్ నుండి ప్రశ్నలోని పాయింట్‌కి దూరం.

క్షేత్రం విద్యుత్ ద్విధ్రువం (విరుద్ధ సంకేతం యొక్క రెండు కనెక్ట్ చేయబడిన ఛార్జీలు) ద్వారా ఏర్పడినట్లయితే, ద్విధ్రువ నుండి r దూరంలో ఉన్న ఏ బిందువు వద్దనైనా సంభావ్యత φ=k*p*cosά/rకి సమానంగా ఉంటుంది.², ఎక్కడ:

• p అనేది డైపోల్ యొక్క ఎలెక్ట్రిక్ ఆర్మ్, q*lకి సమానం, ఇక్కడ l అనేది ఛార్జీల మధ్య దూరం;
• r అనేది ద్విధ్రువానికి దూరం;
• ά అనేది డైపోల్ ఆర్మ్ మరియు వ్యాసార్థం వెక్టర్ r మధ్య కోణం.

బిందువు ద్విధ్రువ అక్షం మీద ఉంటే, cosά=1 మరియు φ=k*p/r².

సంభావ్య వ్యత్యాసం

రెండు పాయింట్లు ఒక నిర్దిష్ట సంభావ్యతను కలిగి ఉంటే, మరియు అవి సమానంగా లేకుంటే, రెండు పాయింట్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం ఉందని చెప్పబడింది. పాయింట్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం ఏర్పడుతుంది:

• దీని సంభావ్యత వివిధ సంకేతాల ఛార్జీల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది;
• ఏదైనా సంకేతం యొక్క ఛార్జ్ నుండి సంభావ్యత ఉన్న పాయింట్ మరియు సున్నా సంభావ్యత ఉన్న పాయింట్;
• పాయింట్లు సమాన సంకేతం యొక్క సంభావ్యతను కలిగి ఉంటాయి, కానీ మాడ్యులో భిన్నంగా ఉంటాయి.

అంటే, సంభావ్య వ్యత్యాసం కోఆర్డినేట్ సిస్టమ్ ఎంపికపై ఆధారపడి ఉండదు. సున్నా గుర్తుకు (ఉదా. సముద్ర మట్టం) సంబంధించి వివిధ ఎత్తులలో ఉన్న నీటి కొలనులతో మనం సారూప్యతను గీయవచ్చు.

ప్రతి పూల్ యొక్క నీరు ఒక నిర్దిష్ట సంభావ్య శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, కానీ మీరు ఏదైనా రెండు కొలనులను ట్యూబ్‌తో అనుసంధానిస్తే, వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి నీటి ప్రవాహం ఉంటుంది, దీని ప్రవాహం ట్యూబ్ పరిమాణం ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది, కానీ భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో సంభావ్య శక్తుల వ్యత్యాసం (అంటే ఎత్తుల వ్యత్యాసం). సంభావ్య శక్తుల యొక్క సంపూర్ణ విలువ ఈ సందర్భంలో పట్టింపు లేదు.

అదేవిధంగా, మీరు కండక్టర్‌ను వేర్వేరు పొటెన్షియల్‌లతో రెండు పాయింట్‌లకు కనెక్ట్ చేస్తే, అది తీసుకువెళుతుంది ఒక విద్యుత్ ప్రవాహంకండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, సంభావ్య వ్యత్యాసం ద్వారా కూడా నిర్ణయించబడుతుంది (కానీ వారి సంపూర్ణ విలువ ద్వారా కాదు). నీటి సారూప్యతతో కొనసాగితే, ఎగువ బేసిన్‌లోని నీరు త్వరలో అయిపోతుందని మరియు నీటిని తిరిగి పైకి తరలించడానికి శక్తి లేకుంటే (పంప్ వంటివి) ప్రవాహం చాలా త్వరగా ఆగిపోతుందని మేము చెప్పగలం.

ఇది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో అదే విధంగా ఉంటుంది: సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని ఒక నిర్దిష్ట స్థాయిలో ఉంచడానికి, ఛార్జీలను (లేదా బదులుగా, ఛార్జ్ క్యారియర్లు) అత్యధిక సంభావ్యత ఉన్న పాయింట్‌కి రవాణా చేసే శక్తి అవసరం. ఈ శక్తిని ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ అని పిలుస్తారు మరియు దీనిని EMF అని సంక్షిప్తీకరించారు. EMF వివిధ స్వభావాలను కలిగి ఉంటుంది - ఎలెక్ట్రోకెమికల్, విద్యుదయస్కాంత, మొదలైనవి.

ఆచరణలో, ఇది ప్రధానంగా ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల పథం యొక్క ప్రారంభ మరియు ముగింపు పాయింట్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం ముఖ్యమైనది. ఈ సందర్భంలో, ఈ వ్యత్యాసాన్ని వోల్టేజ్ అని పిలుస్తారు మరియు SI లో ఇది వోల్ట్లలో కూడా కొలుస్తారు. 1 కూలంబ్ యొక్క ఛార్జ్‌ను ఒక పాయింట్ నుండి మరొక పాయింట్‌కి తరలించడంలో ఫీల్డ్ 1 జూల్ యొక్క పనిని చేస్తే 1 వోల్ట్ యొక్క వోల్టేజ్ గురించి మాట్లాడవచ్చు, అంటే 1V=1J/1KL, మరియు J/KL కూడా యూనిట్ కావచ్చు. సంభావ్య వ్యత్యాసం.

ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలాలు

అనేక బిందువుల సంభావ్యత ఒకే విధంగా ఉంటే, మరియు ఈ బిందువులు ఉపరితలంగా ఏర్పడినట్లయితే, అటువంటి ఉపరితలాన్ని ఈక్విపోటెన్షియల్ అంటారు. ఉదాహరణకు, ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ చుట్టూ ఉన్న ఒక గోళం ఈ లక్షణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే విద్యుత్ క్షేత్రం దూరంతో అన్ని దిశలలో సమానంగా తగ్గుతుంది.

ఈ ఉపరితలంపై ఉన్న అన్ని పాయింట్లు ఒకే సంభావ్య శక్తిని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి అటువంటి గోళంపై ఛార్జ్ని కదిలేటప్పుడు ఎటువంటి పని ఖర్చు చేయబడదు. అనేక ఛార్జీల వ్యవస్థల యొక్క ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలాలు మరింత సంక్లిష్టమైన ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కానీ వాటికి ఒక ఆసక్తికరమైన ఆస్తి ఉంది: అవి ఎప్పుడూ కలుస్తాయి. విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క శక్తి రేఖలు ఎల్లప్పుడూ వాటి ప్రతి పాయింట్ వద్ద ఒకే సంభావ్యతతో ఉపరితలాలకు లంబంగా ఉంటాయి. ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలం ఒక విమానం ద్వారా విడదీయబడినట్లయితే, మీరు సమాన పొటెన్షియల్స్ లైన్‌ను పొందుతారు.ఇది ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలం వలె అదే లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఆచరణలో, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫీల్డ్‌లో ఉంచబడిన కండక్టర్ యొక్క ఉపరితలంపై పాయింట్లు, ఉదాహరణకు, సమాన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

సంభావ్య మరియు సంభావ్య వ్యత్యాసం యొక్క భావనను మీరు అర్థం చేసుకున్న తర్వాత, మీరు ఎలక్ట్రికల్ దృగ్విషయాలను మరింత అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించవచ్చు. కానీ ఇంతకు ముందు కాదు, ఎందుకంటే ప్రాథమిక సూత్రాలు మరియు భావనలను అర్థం చేసుకోకుండా జ్ఞానాన్ని లోతుగా చేయడం సాధ్యం కాదు.

సంబంధిత కథనాలు: