دو پوائنٹس کے درمیان ممکنہ اور ممکنہ فرق کیا ہے؟

الیکٹرک پوٹینشل کا تصور الیکٹرو سٹیٹکس اور برقی حرکیات کے نظریہ کی اہم بنیادوں میں سے ایک ہے۔ طبیعیات کے ان حصوں کے مزید مطالعہ کے لیے اس کے جوہر کو سمجھنا ایک شرط ہے۔

برقی صلاحیت کیا ہے؟

ایک یونٹ چارج q کو سٹیشنری چارج Q کے ذریعہ بنائے گئے فیلڈ میں رکھا جائے، جس پر کولمب فورس F=k*Qq/r

اس کے بعد k=((1/4)*π* ε* ε)، جہاں ε_{0 —} برقی مستقل ہے (8.85*10^-12 F/m)، اور ε درمیانے درجے کا ڈائی الیکٹرک مستقل.

کی طرف سے متعارف کرایا چارج اس فورس کی کارروائی کے تحت حرکت کر سکتی ہے، اور قوت کچھ کام کرے گی۔ اس کا مطلب ہے کہ دو چارجز کے نظام میں ایک ممکنہ توانائی ہوتی ہے جو دونوں چارجز کی شدت اور ان کے درمیان فاصلے پر منحصر ہوتی ہے، اور اس ممکنہ توانائی کی قدر چارج q کی شدت پر منحصر نہیں ہوتی ہے۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں برقی صلاحیت کی تعریف متعارف کرائی گئی ہے: یہ فیلڈ کی ممکنہ توانائی کے چارج کی شدت کے تناسب کے برابر ہے:

φ=W/q،

جہاں W چارجز کے نظام کے ذریعہ تخلیق کردہ فیلڈ کی ممکنہ توانائی ہے، اور پوٹینشل فیلڈ کی توانائی کی خصوصیت ہے۔ بجلی کے میدان میں چارج q کو کچھ فاصلے تک منتقل کرنے کے لیے، کولمب قوت پر قابو پانے کے لیے کچھ کام کرنا ضروری ہے۔ایک نقطہ کی صلاحیت اس کام کے برابر ہے جو ایک یونٹ چارج کو اس نقطہ سے لامحدودیت تک منتقل کرنے میں لیتا ہے۔ واضح رہے کہ:

• یہ کام چارج کی ممکنہ توانائی کے نقصان کے برابر ہوگا (A=W₂-ڈبلیو₁);
• کام چارج کی رفتار پر منحصر نہیں ہے۔

SI نظام میں، پوٹینشل کی اکائی ایک وولٹ ہے (روسی زبان کے ادب میں V سے ظاہر ہوتا ہے، غیر ملکی ادب میں V)۔ 1 V=1J/1 Kl، یعنی، ہم 1 وولٹ کے ایک پوائنٹ کے پوٹینشل کے بارے میں بات کر سکتے ہیں، اگر 1 Kl کے چارج کو انفینٹی میں منتقل کرنے کے لیے 1 Joule کا کام کرنا پڑے۔ یہ نام اطالوی ماہر طبیعیات الیسینڈرو وولٹا کے اعزاز میں منتخب کیا گیا تھا، جس نے الیکٹریکل انجینئرنگ کی ترقی میں اہم کردار ادا کیا۔

یہ تصور کرنے کے لیے کہ صلاحیت کیا ہے، اس کا موازنہ دو اجسام کے درجہ حرارت یا خلا میں مختلف مقامات پر ماپا جانے والے درجہ حرارت سے کیا جا سکتا ہے۔ درجہ حرارت اشیاء کو گرم کرنے کا ایک پیمانہ ہے، اور پوٹینشل برقی چارج کا ایک پیمانہ ہے۔ ایک جسم کو دوسرے سے زیادہ گرم کہا جاتا ہے، اور یہ بھی کہا جا سکتا ہے کہ ایک جسم زیادہ چارج ہوتا ہے اور دوسرا کم چارج ہوتا ہے۔ ان اداروں میں مختلف صلاحیتیں ہیں۔

پوٹینشل کی قدر کوآرڈینیٹ سسٹم کے انتخاب پر منحصر ہے، اس لیے کچھ لیول کو صفر کے طور پر لینا ضروری ہے۔ درجہ حرارت کی پیمائش کرتے وقت، کوئی لے سکتا ہے، مثال کے طور پر، برف پگھلنے کے درجہ حرارت کو حوالہ کی حد کے طور پر۔ پوٹینشل کے لیے، لامحدود دور کے نقطہ کی پوٹینشل کو عام طور پر صفر کے طور پر لیا جاتا ہے، لیکن کچھ مسائل کے لیے، زمین کی پوٹینشل یا کپیسیٹر کے کور میں سے کسی ایک کی پوٹینشل، مثال کے طور پر، صفر کے طور پر لیا جا سکتا ہے۔

امکانات کی خصوصیات

پوٹینشل کی اہم خصوصیات میں سے یہ ہیں:

• اگر فیلڈ کو کئی چارجز سے بنایا گیا ہے، تو کسی خاص نقطہ پر پوٹینشل ہر چارجز کے ذریعے پیدا ہونے والے پوٹینشلز کے مجموعے الجبری (چارج کی علامت کو مدنظر رکھتے ہوئے) کے برابر ہوگا۔₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+...φ_n;
• اگر چارجز سے فاصلہ اس طرح ہے کہ چارجز کو ہی پوائنٹ کی طرح سمجھا جا سکتا ہے، تو کل پوٹینشل کا حساب فارمولہ φ=k*(q₁/r₁+q₂/r₂+q₃/r₃+...q_n/r_n)، جہاں r متعلقہ چارج سے زیر بحث نقطہ تک کا فاصلہ ہے۔

اگر فیلڈ ایک برقی ڈوپول (مخالف نشان کے دو متصل چارجز) سے بنتی ہے، تو ڈوپول سے r فاصلے پر واقع کسی بھی نقطہ پر پوٹینشل φ=k*p*cosά/r کے برابر ہوگا۔²، کہاں:

• p ڈوپول کا برقی بازو ہے، جو q*l کے برابر ہے، جہاں l چارجز کے درمیان فاصلہ ہے۔
• r ڈوپول کا فاصلہ ہے۔
• ά ڈوپول بازو اور رداس ویکٹر r کے درمیان زاویہ ہے۔

اگر نقطہ ڈوپول محور پر ہے، cosά=1 اور φ=k*p/r².

ممکنہ فرق

اگر دو پوائنٹس میں ایک خاص صلاحیت ہے، اور اگر وہ برابر نہیں ہیں، تو یہ کہا جاتا ہے کہ دونوں پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق ہے۔ پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق پایا جاتا ہے:

• جس کی صلاحیت کا تعین مختلف علامات کے الزامات سے ہوتا ہے۔
• کسی بھی نشان کے چارج سے پوٹینشل کے ساتھ ایک نقطہ اور صفر پوٹینشل والا ایک نقطہ؛
• پوائنٹس میں مساوی نشان کی صلاحیت ہے، لیکن ماڈیولو میں مختلف ہے۔

یعنی ممکنہ فرق کوآرڈینیٹ سسٹم کے انتخاب پر منحصر نہیں ہے۔ ہم صفر کے نشان (جیسے سمندر کی سطح) کے مقابلہ میں مختلف بلندیوں پر واقع پانی کے تالابوں سے مشابہت کھینچ سکتے ہیں۔

ہر تالاب کے پانی میں ایک خاص توانائی ہوتی ہے، لیکن اگر آپ دو تالابوں کو ایک ٹیوب سے جوڑیں، تو ان میں سے ہر ایک میں پانی کا بہاؤ ہوگا، جس کے بہاؤ کا تعین نہ صرف ٹیوب کے سائز سے ہوتا ہے، بلکہ زمین کے کشش ثقل کے میدان میں ممکنہ توانائیوں کے فرق سے بھی (یعنی بلندیوں کا فرق)۔ اس معاملے میں ممکنہ توانائیوں کی مطلق قدر سے کوئی فرق نہیں پڑتا۔

اسی طرح، اگر آپ ایک کنڈکٹر کو مختلف پوٹینشل کے ساتھ دو پوائنٹس سے جوڑتے ہیں، تو یہ لے جائے گا۔ ایک برقی رونہ صرف موصل کی مزاحمت سے، بلکہ ممکنہ فرق سے بھی (لیکن ان کی مطلق قدر سے نہیں)۔ پانی کی تشبیہ کو جاری رکھتے ہوئے، ہم کہہ سکتے ہیں کہ اوپری بیسن میں پانی جلد ہی ختم ہو جائے گا، اور اگر پانی کو واپس اوپر لے جانے کی کوئی طاقت نہیں ہے (جیسے پمپ)، بہاؤ بہت تیزی سے رک جائے گا۔

الیکٹریکل سرکٹ میں بھی ایسا ہی ہوتا ہے: ممکنہ فرق کو ایک خاص سطح پر رکھنے کے لیے، ایک ایسی قوت کی ضرورت ہوتی ہے جو چارجز (یا یوں کہئے کہ چارج کیریئرز) کو اعلیٰ ترین پوٹینشل والے مقام تک پہنچاتی ہے۔ اس قوت کو الیکٹرو موٹیو فورس کہا جاتا ہے اور اسے مختصراً EMF کہا جاتا ہے۔ EMF مختلف نوعیت کا ہو سکتا ہے - الیکٹرو کیمیکل، برقی مقناطیسی، وغیرہ۔

عملی طور پر، یہ بنیادی طور پر چارج کیریئرز کی رفتار کے آغاز اور اختتامی پوائنٹس کے درمیان ممکنہ فرق ہے جو اہم ہے۔ اس معاملے میں، اس فرق کو وولٹیج کہا جاتا ہے، اور SI میں اسے وولٹ میں بھی ماپا جاتا ہے۔ 1 وولٹ کے وولٹیج کے بارے میں بات کی جا سکتی ہے اگر فیلڈ 1 کولمب کے چارج کو ایک پوائنٹ سے دوسرے مقام پر منتقل کرنے میں 1 جول کا کام کرتی ہے، یعنی 1V=1J/1KL، اور J/KL بھی اس کی اکائی ہو سکتی ہے۔ ممکنہ فرق.

مساوی سطحیں

اگر کئی پوائنٹس کی پوٹینشل ایک جیسی ہو اور یہ پوائنٹس ایک سطح بنتے ہیں تو ایسی سطح کو ایکوپوٹینشل کہا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، برقی چارج کے گرد گھیرا ہوا دائرہ یہ خاصیت رکھتا ہے، کیونکہ برقی میدان فاصلے کے ساتھ تمام سمتوں میں یکساں طور پر کم ہوتا ہے۔

اس سطح کے تمام پوائنٹس میں یکساں ممکنہ توانائی ہوتی ہے، اس لیے ایسے کرہ پر چارج منتقل کرنے پر کوئی کام خرچ نہیں کیا جائے گا۔ متعدد چارجز کے نظاموں کی مساوی سطحیں زیادہ پیچیدہ شکل رکھتی ہیں، لیکن ان کی ایک دلچسپ خاصیت ہے: وہ کبھی بھی آپس میں نہیں بٹتی ہیں۔ برقی میدان کی قوت کی لکیریں ہمیشہ ان سطحوں کے لیے کھڑی ہوتی ہیں جن کے ہر ایک پوائنٹ پر یکساں صلاحیت ہوتی ہے۔ اگر مساوی سطح کو ہوائی جہاز کے ذریعے جدا کیا جاتا ہے، تو آپ کو مساوی صلاحیتوں کی ایک لکیر ملتی ہے۔اس میں برابری کی سطح جیسی خصوصیات ہیں۔ عملی طور پر، ایک الیکٹرو سٹیٹک فیلڈ میں رکھے گئے موصل کی سطح پر پوائنٹس، مثال کے طور پر، برابر صلاحیت رکھتے ہیں۔

ایک بار جب آپ ممکنہ اور ممکنہ فرق کے تصور کو سمجھ لیں تو آپ برقی مظاہر کا مزید مطالعہ شروع کر سکتے ہیں۔ لیکن پہلے نہیں، کیونکہ بنیادی اصولوں اور تصورات کو سمجھے بغیر علم کو گہرا کرنا ممکن نہیں ہوگا۔

متعلقہ مضامین: