Электр потенциалы және электрлік потенциалдық энергия
Электр потенциалы мен электрлік потенциалдық энергия электр өрісі мен электромагниттік теориядағы өте құнды екі ұғым. Бұл мақалада біз алдымен электр потенциалы мен электрлік потенциалдық энергияның негіздерін, содан кейін екеуінің арасындағы айырмашылықты талқылаймыз.
Электрлік потенциал дегеніміз не?
Электр потенциалын талқылағанда, терминді түсіндіру үшін электр өрісін нақты түсіну қажет. Барлық электр зарядтары қозғалатын немесе қозғалмайтын болса да, электр өрісін тудырады. Кез келген уақытта өзгеретін магнит өрістерін пайдаланып электр өрісін де жасауға болады. Электр өрістерінің бірнеше негізгі факторлары бар, оларды білу қажет. Бұл электр өрісінің қарқындылығы, электр өрісінің потенциалы және электр ағынының тығыздығы. Электр өрісінің қарқындылығы электр өрісінен бірлік нүктелік зарядқа түсетін күш ретінде анықталады. Бұл E=Q/4πεr2 формуласымен берілген; мұндағы Q – заряд, ε – ортаның электр өткізгіштігі, r – нүктенің Q зарядынан қашықтығы. Осы нүктеде орналасқан q нүктелік зарядқа әсер ететін күш F=Qq/4πεr2-ге тең. q 1 кулон болғандықтан, бұл да электр өрісінің қарқындылығына тең. Нүктенің электрлік потенциалы 1 кулондық нүктелік зарядты шексіздіктен потенциал өлшенетін нүктеге жеткізу үшін қажетті энергия ретінде анықталады. Бұл энергия зарядты шексіздіктен нүктеге жеткізген кезде зарядпен жасалған жұмысқа тең. Егер зарядтардың екеуі де оң болса, сынақ зарядын шексіздіктен нүктеге дейін алу үшін қолданылатын күш әрқашан екі заряд арасындағы тебілу күшіне тең және қарсы параллель болады. F-ны шексіздіктен r-ге дейін dr-ға қатысты интегралдау арқылы нүктенің Q/4πεr болатын электрлік потенциалын (V) аламыз. r әрқашан оң болғандықтан, заряд теріс болса, электрлік потенциал да теріс болады. Электр потенциалының өлшем бірліктері - кулонға арналған джоуль. Статикалық электр өрісі консервативті өріс болып табылады. Демек, статикалық электр өрісінің электрлік потенциалы жолға тәуелсіз. Мұндай өрістің электрлік потенциалы тек позицияға байланысты.
Электр потенциалы дегеніміз не?
Электр потенциалдық энергиясы шексіздіктен берілген нүктеге дейін заряд алған кезде электр потенциалы есебінен жинақталған энергия ретінде анықталады. Көріп отырғанымыздай, электр потенциалы бірлік зарядты әкелу үшін қажет жұмысқа тең болғандықтан, электр потенциалы энергиясы электр потенциалы мен әкелінетін зарядтың көбейтіндісі болып табылады. Потенциалды энергия=Vq болғандықтан, егер V және q екеуінің таңбалары бірдей болса, бұл Q мен q бір таңбалы екенін білдіреді, потенциалдық энергия оң болады. Зарядтау үшін сыртқы жұмыс қажет. Егер белгілер әртүрлі болса, потенциалдық энергия теріс болады. Бұл жұмыс жүйенің өзінен жасалғанын көрсетеді.
Электр потенциалы мен электрлік потенциалдық энергияның айырмашылығы неде?
• Электр потенциалы потенциал өлшенетін зарядқа ғана байланысты. Электрлік потенциалдық энергия зарядтардың екеуіне де байланысты.
• Электр потенциалы вольтпен немесе кулонға арналған джоульмен өлшенеді. Электр потенциалдық энергиясы джоульмен өлшенеді.
