બે બિંદુઓ વચ્ચે સંભવિત અને સંભવિત તફાવત શું છે

વિદ્યુત સંભવિતતાની વિભાવના એ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ અને ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના સિદ્ધાંતના મહત્વપૂર્ણ પાયામાંની એક છે. ભૌતિકશાસ્ત્રની આ શાખાઓના વધુ અભ્યાસ માટે તેના સારને સમજવું જરૂરી છે.

ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત શું છે

એક એકમ ચાર્જ q ને નિશ્ચિત ચાર્જ Q દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ક્ષેત્રમાં મૂકવા દો, જેનાથી અસર થાય છે કુલોમ્બ બળ F=k*Qq/r

અહીં અને નીચે k=((1/4)*π* ε* ε), જ્યાં ε_{0 —} વિદ્યુત સ્થિરાંક (8.85*10^-12 F/m), જ્યારે ε છે મધ્યમ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક.

ફાળો આપ્યો ચાર્જ આ બળની ક્રિયા હેઠળ, તે ખસેડી શકે છે, અને બળ ચોક્કસ પ્રમાણમાં કાર્ય કરશે. આનો અર્થ એ છે કે બે ચાર્જની સિસ્ટમમાં સંભવિત ઊર્જા હોય છે જે બંને ચાર્જની તીવ્રતા અને તેમની વચ્ચેના અંતર પર આધાર રાખે છે, અને આ સંભવિત ઊર્જાની તીવ્રતા ચાર્જ q ની તીવ્રતા પર આધારિત નથી. અહીં ઇલેક્ટ્રિક સંભવિતની વ્યાખ્યા રજૂ કરવામાં આવી છે - તે ક્ષેત્રની સંભવિત ઊર્જાના ચાર્જની તીવ્રતાના ગુણોત્તર સમાન છે:

φ=W/q,

જ્યાં ડબલ્યુ એ ચાર્જિસ સિસ્ટમ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ક્ષેત્રની સંભવિત ઊર્જા છે, અને સંભવિત એ ક્ષેત્રની ઊર્જા લાક્ષણિકતા છે. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ચાર્જ q ને અમુક અંતર સુધી ખસેડવા માટે, કુલોમ્બ દળોને દૂર કરવા માટે ચોક્કસ રકમ ખર્ચ કરવી જરૂરી છે. એક બિંદુની સંભવિતતા તે કાર્ય જેટલી છે જે એકમ ચાર્જને આ બિંદુથી અનંત સુધી ખસેડવા માટે ખર્ચવામાં આવે છે. આમ કરવાથી, એ નોંધવું જોઈએ કે:

• આ કાર્ય ચાર્જની સંભવિત ઊર્જામાં ઘટાડા સમાન હશે (A=W₂-ડબલ્યુ₁);
• કાર્ય ચાર્જના માર્ગ પર આધારિત નથી.

SI સિસ્ટમમાં, સંભવિતનું એકમ એક વોલ્ટ છે (રશિયન સાહિત્યમાં તે અક્ષર V દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, વિદેશી સાહિત્યમાં - V). 1 V \u003d 1J / 1 C, એટલે કે, જો 1 C ના ચાર્જને અનંતતામાં ખસેડવા માટે 1 Joule લે તો આપણે 1 વોલ્ટના બિંદુની સંભવિતતા વિશે વાત કરી શકીએ છીએ. આ નામ ઇટાલિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એલેસાન્ડ્રો વોલ્ટાના માનમાં પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગના વિકાસમાં મહત્વપૂર્ણ યોગદાન આપ્યું હતું.

સંભવિત શું છે તેની કલ્પના કરવા માટે, તેની તુલના બે શરીરના તાપમાન અથવા અવકાશમાં વિવિધ બિંદુઓ પર માપવામાં આવતા તાપમાન સાથે કરી શકાય છે. તાપમાન એ વસ્તુઓના ગરમ થવાનું માપ છે, અને સંભવિત એ વિદ્યુત ચાર્જનું માપ છે. એવું કહેવાય છે કે એક શરીર બીજા કરતાં વધુ ગરમ થાય છે, એવું પણ કહી શકાય કે એક શરીર વધુ અને બીજાને ઓછું ચાર્જ કરે છે. આ સંસ્થાઓ જુદી જુદી ક્ષમતા ધરાવે છે.

સંભવિતનું મૂલ્ય સંકલન પ્રણાલીની પસંદગી પર આધારિત છે, તેથી કેટલાક સ્તરની આવશ્યકતા છે, જે શૂન્ય તરીકે લેવી આવશ્યક છે. તાપમાન માપતી વખતે, ઉદાહરણ તરીકે, પીગળતા બરફનું તાપમાન આધારરેખા તરીકે લઈ શકાય છે.સંભવિત માટે, અનંત દૂરના બિંદુની સંભવિતતાને સામાન્ય રીતે શૂન્ય સ્તર તરીકે લેવામાં આવે છે, પરંતુ કેટલીક સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે, ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રાઉન્ડ પોટેન્શિયલ અથવા કેપેસિટર પ્લેટોમાંથી એકની સંભવિતતાને શૂન્ય તરીકે ગણી શકાય.

સંભવિત ગુણધર્મો

સંભવિતના મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોમાં, નીચેની નોંધ લેવી જોઈએ:

• જો ક્ષેત્ર ઘણા ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, તો પછી ચોક્કસ બિંદુ પર સંભવિત દરેક ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ સંભવિતતાના સરવાળા બીજગણિત (ચાર્જના સંકેતને ધ્યાનમાં લેતા) સમાન હશે.₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+…+φ_n;
• જો શુલ્કથી અંતર એવું હોય કે શુલ્કને પોઈન્ટ ચાર્જ તરીકે ગણી શકાય, તો કુલ સંભવિતની ગણતરી સૂત્ર φ=k*(q₁/આર₁+q₂/આર₂+q₃/આર₃+…+q_n/આર_n), જ્યાં r એ અનુરૂપ ચાર્જથી પછી ગણવામાં આવેલા બિંદુનું અંતર છે.

જો ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રિક દ્વિધ્રુવ (વિરોધી ચિહ્નના બે જોડાયેલા ચાર્જ) દ્વારા રચાય છે, તો પછી દ્વિધ્રુવથી r ના અંતરે સ્થિત કોઈપણ બિંદુ પર સંભવિત φ=k*p*cosά/r બરાબર હશે.², ક્યાં:

• p એ દ્વિધ્રુવનો ઇલેક્ટ્રિક હાથ છે, જે q*l ની બરાબર છે, જ્યાં l એ ચાર્જ વચ્ચેનું અંતર છે;
• r એ દ્વિધ્રુવનું અંતર છે;
• ά એ દ્વિધ્રુવ હાથ અને ત્રિજ્યા વેક્ટર r વચ્ચેનો ખૂણો છે.

જો બિંદુ દ્વિધ્રુવની ધરી પર આવેલું હોય, તો cosά=1 અને φ=k*p/r².

સંભવિત તફાવત

જો બે બિંદુઓની ચોક્કસ સંભાવના હોય, અને જો તે સમાન ન હોય, તો તેઓ કહે છે કે બે બિંદુઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત છે. પોઈન્ટ વચ્ચે સંભવિત તફાવત જોવા મળે છે:

• જેની સંભવિતતા વિવિધ ચિહ્નોના શુલ્ક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે;
• કોઈપણ ચિહ્નના ચાર્જમાંથી સંભવિત સાથેનો બિંદુ અને શૂન્ય સંભવિત સાથેનો બિંદુ;
• બિંદુઓ કે જે સમાન ચિહ્નની સંભવિતતા ધરાવે છે, પરંતુ સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં અલગ છે.

એટલે કે, સંભવિત તફાવત સંકલન પ્રણાલીની પસંદગી પર આધારિત નથી.શૂન્ય ચિહ્ન (ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાની સપાટી) ની તુલનામાં વિવિધ ઊંચાઈએ સ્થિત પાણીના પૂલ સાથે સમાનતા દોરી શકાય છે.

દરેક પૂલના પાણીમાં ચોક્કસ સંભવિત ઉર્જા હોય છે, પરંતુ જો તમે કોઈપણ બે પૂલને ટ્યુબ સાથે જોડો છો, તો તેમાંથી દરેકમાં પાણીનો પ્રવાહ હશે, જેનો પ્રવાહ દર માત્ર નળીના કદ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. , પણ પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર (એટલે ​​​​કે, ઊંચાઈનો તફાવત) માં સંભવિત ઊર્જામાં તફાવત દ્વારા પણ. સંભવિત ઉર્જાઓનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય આ કિસ્સામાં વાંધો નથી.

તે જ રીતે, જો તમે વાહક સાથે વિવિધ સંભવિતતાવાળા બે બિંદુઓને જોડો છો, તો તે વહેશે વીજળી, માત્ર કંડક્ટરના પ્રતિકાર દ્વારા જ નહીં, પણ સંભવિત તફાવત દ્વારા પણ નક્કી કરવામાં આવે છે (પરંતુ તેમના સંપૂર્ણ મૂલ્ય દ્વારા નહીં). પાણી સાથે સામ્યતા ચાલુ રાખીને, આપણે કહી શકીએ કે ઉપલા પૂલનું પાણી ટૂંક સમયમાં સમાપ્ત થઈ જશે, અને જો ત્યાં કોઈ બળ ન હોય જે પાણીને પાછું ઉપર લઈ જાય (ઉદાહરણ તરીકે, પંપ), તો પ્રવાહ ખૂબ જ ઝડપથી બંધ થઈ જશે.

તેથી તે ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં છે - ચોક્કસ સ્તરે સંભવિત તફાવત જાળવવા માટે, એક બળ જરૂરી છે જે ચાર્જિસ (વધુ ચોક્કસ રીતે, ચાર્જ કેરિયર્સ) ને ઉચ્ચતમ સંભવિતતાવાળા બિંદુ પર સ્થાનાંતરિત કરે છે. આ બળને ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ કહેવામાં આવે છે અને તેને EMF તરીકે સંક્ષિપ્ત કરવામાં આવે છે. EMF એક અલગ પ્રકૃતિનું હોઈ શકે છે - ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, વગેરે.

વ્યવહારમાં, તે મુખ્યત્વે ચાર્જ કેરિયર્સના માર્ગના પ્રારંભિક અને અંતિમ બિંદુઓ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત છે જે મહત્વપૂર્ણ છે. આ કિસ્સામાં, આ તફાવતને વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે, અને SI માં તે વોલ્ટ્સમાં પણ માપવામાં આવે છે.અમે 1 વોલ્ટના વોલ્ટેજ વિશે વાત કરી શકીએ છીએ જો ક્ષેત્ર 1 કૂલમ્બના ચાર્જને એક બિંદુથી બીજા સ્થાને ખસેડતી વખતે 1 જૌલનું કામ કરે છે, એટલે કે, 1V \u003d 1J/1C, અને J/C પણ એકમ હોઈ શકે છે. સંભવિત તફાવત.

ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટીઓ

જો કેટલાક બિંદુઓની સંભવિતતા સમાન હોય, અને આ બિંદુઓ સપાટી બનાવે છે, તો આવી સપાટીને ઇક્વિપોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે. આવા ગુણધર્મમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જની આસપાસ એક ગોળ ફરતો હોય છે, કારણ કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર તમામ દિશામાં સમાન રીતે અંતર સાથે ઘટે છે.

આ સપાટીના તમામ બિંદુઓ સમાન સંભવિત ઉર્જા ધરાવે છે, તેથી જ્યારે આવા વલય પર ચાર્જ ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે કોઈ કાર્ય ખર્ચવામાં આવશે નહીં. અનેક ચાર્જની સિસ્ટમોની સમકક્ષ સપાટીઓ વધુ જટિલ આકાર ધરાવે છે, પરંતુ તેમની પાસે એક રસપ્રદ ગુણધર્મ છે - તેઓ ક્યારેય છેદે છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રના બળની રેખાઓ તેમના દરેક બિંદુઓ પર સમાન સંભવિતતા ધરાવતી સપાટીઓ પર હંમેશા લંબરૂપ હોય છે. જો સમકક્ષ સપાટીને સમતલ દ્વારા કાપવામાં આવે, તો સમાન સંભવિતતાની રેખા પ્રાપ્ત થશે. તે સમકક્ષ સપાટી જેવા જ ગુણધર્મો ધરાવે છે. વ્યવહારમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા વાહકની સપાટી પરના બિંદુઓ સમાન સંભાવના ધરાવે છે.

સંભવિત અને સંભવિત તફાવતના ખ્યાલ સાથે વ્યવહાર કર્યા પછી, તમે વિદ્યુત ઘટનાના વધુ અભ્યાસમાં આગળ વધી શકો છો. પરંતુ અગાઉ નહીં, કારણ કે મૂળભૂત સિદ્ધાંતો અને વિભાવનાઓને સમજ્યા વિના, જ્ઞાનને વધુ ઊંડું કરવું શક્ય બનશે નહીં.

સમાન લેખો: