రెండు పాయింట్ల మధ్య పొటెన్షియల్ మరియు పొటెన్షియల్ తేడా ఏమిటి

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ మరియు ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ సిద్ధాంతం యొక్క ముఖ్యమైన పునాదులలో ఎలెక్ట్రిక్ పొటెన్షియల్ భావన ఒకటి. భౌతిక శాస్త్రం యొక్క ఈ శాఖలను మరింత అధ్యయనం చేయడానికి దాని సారాంశాన్ని అర్థం చేసుకోవడం అవసరమైన పరిస్థితి.

విద్యుత్ సంభావ్యత అంటే ఏమిటి

ఫిక్స్‌డ్ ఛార్జ్ Q ద్వారా సృష్టించబడిన ఫీల్డ్‌లో యూనిట్ ఛార్జ్ q ఉంచబడనివ్వండి, దీని ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది కూలంబ్ ఫోర్స్ F=k*Qq/r.

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

దోహదపడింది ఆరోపణ ఈ శక్తి యొక్క చర్యలో, అది కదలగలదు మరియు శక్తి కొంత మొత్తంలో 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 పరిమాణం ఛార్జ్ q పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉండదు. ఇక్కడ విద్యుత్ సంభావ్యత యొక్క నిర్వచనం పరిచయం చేయబడింది - ఇది ఫీల్డ్ యొక్క సంభావ్య శక్తి యొక్క నిష్పత్తికి ఛార్జ్ యొక్క పరిమాణానికి సమానం:

φ=W/q,

ఇక్కడ W అనేది ఛార్జీల వ్యవస్థ ద్వారా సృష్టించబడిన ఫీల్డ్ యొక్క సంభావ్య శక్తి, మరియు పొటెన్షియల్ అనేది ఫీల్డ్ యొక్క శక్తి లక్షణం. కొంత దూరం వరకు విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఛార్జ్ qని తరలించడానికి, కూలంబ్ దళాలను అధిగమించడానికి కొంత పనిని ఖర్చు చేయడం అవసరం. ఒక పాయింట్ యొక్క సంభావ్యత యూనిట్ ఛార్జ్‌ను ఈ పాయింట్ నుండి అనంతానికి తరలించడానికి ఖర్చు చేయాల్సిన పనికి సమానం. అలా చేస్తున్నప్పుడు, ఇది గమనించాలి:

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

SI వ్యవస్థలో, సంభావ్యత యొక్క యూనిట్ ఒక వోల్ట్ (రష్యన్ సాహిత్యంలో ఇది V అక్షరంతో సూచించబడుతుంది, విదేశీ సాహిత్యంలో - V). 1 V \u003d 1J / 1 C, అంటే, 1 C ఛార్జ్‌ను అనంతానికి తరలించడానికి 1 జూల్ 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 అంటే ఏమిటో ఊహించేందుకు, దానిని రెండు శరీరాల ఉష్ణోగ్రతతో లేదా అంతరిక్షంలో వేర్వేరు పాయింట్ల వద్ద కొలిచే ఉష్ణోగ్రతతో పోల్చవచ్చు. ఉష్ణోగ్రత అనేది వస్తువుల వేడికి కొలమానం, మరియు పొటెన్షియల్ అనేది విద్యుత్ ఛార్జ్ యొక్క కొలత. ఒక శరీరం మరొకదాని కంటే ఎక్కువగా వేడి చేయబడుతుందని చెబుతారు, ఒక శరీరం ఎక్కువ మరియు మరొకటి తక్కువ చార్జ్ చేయబడిందని కూడా చెప్పవచ్చు. ఈ శరీరాలు విభిన్న సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

సంభావ్యత యొక్క విలువ కోఆర్డినేట్ సిస్టమ్ యొక్క ఎంపికపై ఆధారపడి ఉంటుంది, కాబట్టి కొంత స్థాయి అవసరం, ఇది సున్నాగా తీసుకోవాలి. ఉష్ణోగ్రతను కొలిచేటప్పుడు, ఉదాహరణకు, మంచు కరిగే ఉష్ణోగ్రతను బేస్‌లైన్‌గా తీసుకోవచ్చు.సంభావ్యత కోసం, అనంతమైన సుదూర బిందువు యొక్క సంభావ్యత సాధారణంగా సున్నా స్థాయిగా పరిగణించబడుతుంది, అయితే కొన్ని సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, ఉదాహరణకు, గ్రౌండ్ పొటెన్షియల్ లేదా కెపాసిటర్ ప్లేట్లలో ఒకదాని యొక్క సంభావ్యతను సున్నాగా పరిగణించవచ్చు.

సంభావ్య లక్షణాలు

సంభావ్యత యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణాలలో, ఈ క్రింది వాటిని గమనించాలి:

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

క్షేత్రం విద్యుత్ ద్విధ్రువం (వ్యతిరేక సంకేతం యొక్క రెండు కనెక్ట్ చేయబడిన ఛార్జీలు) ద్వారా ఏర్పడినట్లయితే, ద్విధ్రువ నుండి r దూరంలో ఉన్న ఏ పాయింట్ 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, అప్పుడు 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 వారు చెప్పారు. 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;
• ఒకే గుర్తు యొక్క సంభావ్యతను కలిగి ఉన్న పాయింట్లు, కానీ సంపూర్ణ విలువలో విభిన్నంగా ఉంటాయి.

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

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

అదే విధంగా, మీరు ఒక కండక్టర్తో విభిన్న సంభావ్యతతో రెండు పాయింట్లను కనెక్ట్ చేస్తే, అది ప్రవహిస్తుంది విద్యుత్, కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, సంభావ్య వ్యత్యాసం ద్వారా కూడా నిర్ణయించబడుతుంది (కానీ వారి సంపూర్ణ విలువ ద్వారా కాదు). నీటితో సారూప్యతను కొనసాగిస్తూ, ఎగువ పూల్‌లోని నీరు త్వరలో అయిపోతుందని మరియు నీటిని తిరిగి పైకి తరలించే శక్తి లేనట్లయితే (ఉదాహరణకు, ఒక పంపు) ప్రవాహం చాలా త్వరగా ఆగిపోతుంది.

కనుక ఇది ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌లో ఉంది - ఒక నిర్దిష్ట స్థాయిలో సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని కొనసాగించడానికి, అత్యధిక సంభావ్యత ఉన్న బిందువుకు ఛార్జీలను (మరింత ఖచ్చితంగా, ఛార్జ్ క్యారియర్లు) బదిలీ చేసే శక్తి అవసరం. ఈ బలాన్ని ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ అంటారు మరియు దీనిని EMF అని సంక్షిప్తీకరించారు. EMF వేరే స్వభావం కలిగి ఉంటుంది - ఎలెక్ట్రోకెమికల్, విద్యుదయస్కాంత, మొదలైనవి.

ఆచరణలో, ఇది ప్రధానంగా ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల పథం యొక్క ప్రారంభ మరియు చివరి పాయింట్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం ముఖ్యమైనది. ఈ సందర్భంలో, ఈ వ్యత్యాసాన్ని వోల్టేజ్ అంటారు, మరియు SI లో ఇది వోల్ట్లలో కూడా కొలుస్తారు.1 కూలంబ్ యొక్క ఛార్జ్‌ను ఒక పాయింట్ నుండి మరొక పాయింట్‌కి తరలించేటప్పుడు ఫీల్డ్ 1 జూల్ పని చేస్తే మనం 1 వోల్ట్ వోల్టేజ్ గురించి మాట్లాడవచ్చు, అంటే 1V \u003d 1J / 1C, మరియు J / C కూడా యూనిట్ కావచ్చు. సంభావ్య వ్యత్యాసం.

ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలాలు

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

ఈ ఉపరితలం యొక్క అన్ని పాయింట్లు ఒకే సంభావ్య శక్తిని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి అటువంటి గోళంపై ఛార్జ్ని కదిలేటప్పుడు, ఏ 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 వాటి ప్రతి పాయింట్ వద్ద ఒకే సంభావ్యత కలిగిన ఉపరితలాలకు ఎల్లప్పుడూ లంబంగా ఉంటాయి. ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలం ఒక విమానం ద్వారా కత్తిరించబడితే, సమాన పొటెన్షియల్స్ లైన్ పొందబడుతుంది. ఇది ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలం వలె అదే లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఆచరణలో, ఉదాహరణకు, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫీల్డ్‌లో ఉంచబడిన కండక్టర్ యొక్క ఉపరితలంపై పాయింట్లు సమాన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

సంభావ్య మరియు సంభావ్య వ్యత్యాసం యొక్క భావనతో వ్యవహరించిన తరువాత, మీరు విద్యుత్ దృగ్విషయాల యొక్క తదుపరి అధ్యయనానికి వెళ్లవచ్చు. కానీ అంతకుముందు కాదు, ఎందుకంటే ప్రాథమిక సూత్రాలు మరియు భావనలను అర్థం చేసుకోకుండా, జ్ఞానాన్ని లోతుగా చేయడం సాధ్యం కాదు.

ఇలాంటి కథనాలు: