Цахилгаан потенциал ба цахилгаан потенциал энерги
Цахилгаан потенциал ба цахилгаан потенциал энерги нь цахилгаан орон ба цахилгаан соронзон онолд маш үнэ цэнэтэй хоёр ойлголт юм. Энэ нийтлэлд бид эхлээд цахилгаан потенциал ба цахилгаан потенциал энергийн үндсийг, дараа нь энэ хоёрын ялгааг авч үзэх болно.
Цахилгаан потенциал гэж юу вэ?
Цахилгаан потенциалын талаар ярихдаа энэ нэр томьёог тайлбарлахын тулд цахилгаан талбайн талаар тодорхой ойлголттой байх шаардлагатай. Хөдөлгөөнтэй эсвэл хөдөлгөөнгүй бүх цахилгаан цэнэгүүд нь цахилгаан талбар үүсгэдэг. Мөн ямар ч цаг хугацааны өөр өөр соронзон орон ашиглан цахилгаан орон үүсгэж болно. Цахилгаан талбайн хэд хэдэн гол хүчин зүйлүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийг мэдэх нь зүйтэй. Эдгээр нь цахилгаан талбайн эрчим, цахилгаан орны потенциал ба цахилгаан урсгалын нягт юм. Цахилгаан талбайн эрчмийг цахилгаан талбайн нэгж цэгийн цэнэгт үзүүлэх хүч гэж тодорхойлдог. Үүнийг E=Q/4πεr2 томъёогоор тодорхойлно; Энд Q нь цэнэг, ε нь орчны цахилгаан нэвтрүүлэх чадвар, r нь Q цэгээс цэгийн зай юм. Тухайн цэг дээр байрлуулсан q цэгийн цэнэгийн хүч нь F=Qq/4πεr2-тэй тэнцүү байна. q нь 1 кулон тул энэ нь мөн цахилгаан орны эрчимтэй тэнцүү байна. Цэгийн цахилгаан потенциал гэдэг нь 1 кулон хэмжээтэй цэгийн цэнэгийг хязгааргүйгээс потенциалыг хэмжсэн цэг хүртэл авчрахад шаардагдах энерги гэж тодорхойлогддог. Энэ энерги нь цэнэгийг хязгааргүйгээс цэг рүү авчрах үед цэнэг дээр хийсэн ажилтай тэнцүү байна. Хэрэв цэнэг хоёулаа эерэг байвал туршилтын цэнэгийг хязгааргүй цэгээс цэг хүртэл авахын тулд хэрэглэх хүч нь хоёр цэнэгийн хоорондох түлхэлтийн хүчтэй үргэлж тэнцүү бөгөөд эсрэг параллель байна. Хязгааргүйгээс r хүртэлх F-ийг dr-ийн хувьд нэгтгэснээр бид Q/4πεr цэгийн цахилгаан потенциалыг (V) авна. r үргэлж эерэг байдаг тул цэнэг нь сөрөг байвал цахилгаан потенциал нь мөн сөрөг байна. Цахилгаан потенциалын нэгж нь нэг кулон дахь жоуль юм. Статик цахилгаан орон нь консерватив талбар юм. Тиймээс статик цахилгаан орны цахилгаан потенциал нь замаас хамааралгүй байдаг. Ийм талбайн цахилгаан потенциал нь зөвхөн байрлалаас хамаарна.
Цахилгаан потенциал энерги гэж юу вэ?
Цахилгаан потенциал энерги нь хязгааргүйгээс өгөгдсөн цэг хүртэл цэнэг авах үед цахилгаан потенциалын улмаас хуримтлагдсан энерги гэж тодорхойлогддог. Эндээс харахад цахилгаан потенциал нь нэгж цэнэгийг авчрахад шаардагдах ажилтай тэнцүү тул цахилгаан потенциал энерги нь цахилгаан потенциал ба авчирсан цэнэгийн үржвэр юм. Потенциал энерги=Vq тул V ба q хоёулаа ижил тэмдэгтэй бол Q ба q ижил тэмдэгтэй бол потенциал энерги эерэг байна. Төлбөрийг авчрахын тулд гадны ажил шаардлагатай. Хэрэв шинж тэмдгүүд өөр байвал боломжит энерги сөрөг болно. Энэ нь ажил систем өөрөө хийгдсэн болохыг харуулж байна.
Цахилгаан потенциал болон цахилгаан потенциал энерги хоёрын ялгаа юу вэ?
• Цахилгаан потенциал нь зөвхөн хэмжсэн цэнэгээс хамаарна. Цахилгаан боломжит энерги нь цэнэгийн аль алинаас нь хамаарна.
• Цахилгаан потенциалыг вольт эсвэл кулон тутамд жоульоор хэмждэг. Цахилгаан потенциал энергийг joule-ээр хэмждэг.
