اختلاف پتانسیل الکتریکی

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
Nik

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۷/۲۴ - ۱۵:۱۹


پست: 1



اختلاف پتانسیل الکتریکی

پست توسط Nik »

با سلام،
IMG_20201015_160425~2.jpg
IMG_20201015_160425~2.jpg (722.2 کیلو بایت) مشاهده 407 مرتبه
در این مسئله، اگر‌ زمین را مبدا (مرجع) پتانسیل الکتریکی در نظر بگیریم، پتانسیل الکتریکی نقاطA,B مثبت است یا منفی؟
برای به دست آوردن پتانسیل، باید میدان الکتریکی برآیند را حساب کنیم.
از آنجایی که پتانسیل الکتریکی زمین صفر در نظر گرفته می شود، پس میدان آن نیز صفر است و میدان الکتریکی برآیند همان میدان بار ما در نقاط A,B هست.
پس اگر‌ بار مثبت باشد، پتانسیل آن نقطه مثبت است. (چون جهت خطوط میدان از بار به زمین است و میدان زمین صفر است) و اگر بار منفی باشد، پتانسیل صفر می باشد.
می توانیم اشکالات این استدلال را بگویید؟
هم چنین اگر بار مثبت باشد، چرا زمین را مبدا پتانسیل در نظر می گیریم؟ نباید بار مثبت مبدا باشد؟

نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 103

سپاس: 15

جنسیت:

تماس:

Re: اختلاف پتانسیل الکتریکی

پست توسط رهام1380 »

+ q از یک بار مثبت به یک صفحه منفی منتقل می شود. تغییر در انرژی پتانسیل الکتریکی برابر با تغییر در انرژی جنبشی است. این شبیه تغییر از انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی است هنگامی که جسمی با جرم متر در سراشیبی غلت می زند.
بار شتاب گرفته شده توسط یک میدان الکتریکی مشابه توده ای است که از یک تپه پایین می رود. در هر دو حالت انرژی پتانسیل به شکل دیگری تبدیل می شود. کار توسط یک نیرو انجام می شود ، W = –ΔPE این فرمول
وقتی یک بار مثبت q رایگان توسط یک میدان الکتریکی شتاب می گیرد ، به وسط یک میدان الکتریکی شتاب می گیرد ، به آن انرژی جنبشی داده می شود. این فرایند مشابه جسمی است که توسط یک میدان گرانشی شتاب می گیرد. گویی بار در حال پایین آمدن از یک تپه الکتریکی است که در آن انرژی پتانسیل الکتریکی آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. کار انجام شده بر روی یک بار q توسط میدان الکتریکی را ، تعریفی از انرژی پتانسیل الکتریکی هستش
نیروی الکترواستاتیک به این معنی که کار انجام شده روی q مستقل از مسیر طی شده است. این دقیقاً مشابه نیروی گرانش در غیاب نیروهای اتلاف مانند اصطکاک است. وقتی نیرویی محافظه کار است ، می توان یک انرژی پتانسیل مرتبط با نیرو را تعریف کرد و معمولاً مقابله با انرژی پتانسیل (زیرا فقط به موقعیت بستگی دارد)
که دارای واحد ژول (J) است. تغییر در انرژی پتانسیل ، ΔPE ، بسیار مهم است ، زیرا کار انجام شده توسط یک نیروی محافظه کار منفی تغییر در انرژی پتانسیل است. یعنی W = –ΔPE. به عنوان مثال ، کار W انجام شده برای تسریع یک بار مثبت از حالت استراحت مثبت است و نتیجه آن از دست دادن در PE یا ΔPE منفی است. برای مثبت بودن W باید علامت منفی در جلوی ΔPE وجود داشته باشد . با در نظر گرفتن یک نقطه به عنوان مرجع و محاسبه کار مورد نیاز برای انتقال بار به نقطه دیگر ، می توان PE را در هر نقطه یافت.
W = –ΔPE. به عنوان مثال ، کار W انجام شده برای تسریع یک بار مثبت از حالت استراحت مثبت است و نتیجه آن از دست دادن در PE یا ΔPE منفی است. برای مثبت بودن W باید علامت منفی در جلوی ΔPE وجود داشته باشد . با در نظر گرفتن یک نقطه به عنوان مرجع و محاسبه کار مورد نیاز برای انتقال بار به نقطه دیگر ، می توان PE را در هر نقطه یافت.نسیل گرانشی و انرژی پتانسیل الکتریکی کاملاً مشابه هستند. انرژی برای کارهایی که توسط یک نیروی محافظه کار انجام می شود ، حساب می کند و در مورد انرژی و تحول انرژی بدون نیاز به برخورد مستقیم با نیرو .
از آنجا که F = qE ، کار و بنابراین ΔPE متناسب با بار آزمایش q است. برای داشتن یک کمیت فیزیکی مستقل از بار آزمایش ، ما پتانسیل الکتریکی V (یا به سادگی پتانسیل را تعریف می کنیم ، زیرا الکتریکی قابل درک است) انرژی بالقوه در واحد بار $\(\displaystyle{V}=\frac{\text{PE}}{q}\\\) $از آنجا که PE متناسب با q است ، وابستگی به q لغو می شود. بنابراین V به q بستگی ندارد . تغییر در انرژی پتانسیل ΔPE بسیار مهم است و بنابراین ما به تفاوت پتانسیل یا اختلاف پتانسیل Δ V بین دو نقطه توجه می کنیم ، جایی که$\displaystyle\Delta{V}=V_{\text{B}}-V_{\text{A}}=\frac{\Delta{\text{PE}}}{q}\\ $
اختلاف پتانسیل بین دو نقطه A و B، V B - V ، بنابراین تعریف می شود تغییر در انرژی پتانسیل از یک بار Q از A به B نقل مکان کرد، . واحدهای اختلاف پتانسیل با توجه به نام ولت (V) ، ژول در هر کولن است.
پتانسیل الکتریکی کمیت وابسته به مکان است که میزان انرژی پتانسیل واحد بار را در یک مکان مشخص بیان می کند. وقتی یک کولن شارژ (یا هر مقدار مشخصی از شارژ) دارای مقدار نسبتاً زیادی انرژی پتانسیل در یک مکان معین باشد ، گفته می شود که آن مکان مکانی با پتانسیل الکتریکی بالا است. و به طور مشابه ، اگر یک کولن شارژ (یا هر مقدار مشخصی از شارژ) دارای مقدار نسبتاً کمی انرژی پتانسیل در یک مکان معین باشد ، گفته می شود که آن مکان مکانی با پتانسیل الکتریکی کم است. با شروع استفاده از مفاهیم انرژی پتانسیل و پتانسیل الکتریکی در مدارها ، اشاره به تفاوت پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه خواهیم داشت. به درک تفاوت پتانسیل الکتریکی و کاربرد آن در حرکت بار در مدارهای الکتریکی اختصاص خواهد یافت.

وظیفه انتقال یک بار آزمایش مثبت را در یک میدان الکتریکی یکنواخت از محل A به محل B در نظر بگیرید همانطور که در نمودار سمت راست نشان داده شده است. در انتقال بار در برابر میدان الکتریکی از محل A به محل B ، کار بر روی شارژ توسط یک نیروی خارجی انجام می شود. کار انجام شده بر روی شارژ ، انرژی بالقوه آن را به مقدار بالاتری تغییر می دهد. و مقدار کار انجام شده برابر با تغییر در انرژی پتانسیل است. به عنوان یک نتیجه از این تغییر در انرژی پتانسیل است، نیز وجود دارد اختلاف در پتانسیل الکتریکی بین نقاط A و B این اختلاف در پتانسیل الکتریکی با نماد نشان ΔV و به طور رسمی به عنوان مراجعه کننده اختلاف پتانسیل الکتریکی. طبق تعریف ، اختلاف پتانسیل الکتریکی اختلاف پتانسیل الکتریکی (V) بین مکان نهایی و مکان اولیه است که هنگام کار بر روی یک بار برای تغییر انرژی پتانسیل آن انجام می شود. در فرم معادله ، اختلاف پتانسیل الکتریکی است
واحد متریک استاندارد در اختلاف پتانسیل الکتریکی ولت است که به اختصار V نامگذاری شده و به افتخار الساندرو ولتا نامگذاری شده است. یک ولت معادل یک ژول در هر کولن است. اگر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو مکان 1 ولت باشد ، در صورت جابجایی بین این دو مکان ، یک کولن شارژ 1 ژول انرژی پتانسیل کسب می کند. . و سرانجام ، اگر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو مکان 12 ولت باشد ، یک کولن شارژ هنگام جابجایی بین این دو مکان ، 12 ژول انرژی پتانسیل کسب می کند. از آنجا که اختلاف پتانسیل الکتریکی بر حسب واحد ولت بیان می شود ، گاهی از آن به عنوان ولتاژ یاد می شود .تصویر
آخرین ويرايش توسط 1 on رهام1380, ويرايش شده در 0.

عبدالرضا علي پور

نام: عبدالرضا علي پور

محل اقامت: بوشهر

عضویت : شنبه ۱۳۹۴/۷/۱۸ - ۰۰:۲۷


پست: 594

سپاس: 107

جنسیت:

Re: اختلاف پتانسیل الکتریکی

پست توسط عبدالرضا علي پور »


نمایه کاربر
Paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2160

سپاس: 1191

Re: اختلاف پتانسیل الکتریکی

پست توسط Paradoxy »

هم چنین اگر بار مثبت باشد، چرا زمین را مبدا پتانسیل در نظر می گیریم؟ نباید بار مثبت مبدا باشد؟
در عالم فیزیک، ما به پتانسیل هیچ علاقه ای نداریم. "اختلاف پتانسیل بین دو نقطه" برامون ارزش داره. و این قضیه برای همه معادلات فیزیک؛ چه در الکترواستاتیک، چه در گرانش و چه در هر چیز دیگه صدق میکنه. بنابرین مهم نیست مرجع رو کجا بگیرید. میتونید بینهایت بگیرید، میتونید زمین بگیرید، میتونید بار مثبت بگیرید، میتونید بار منفی بگیرید. مهم نیست. چون اختلاف پتانسیل دو نقطه وابسته به انتخاب مرجع مختصات نیست. این مسئله هم از نظر ریاضی قابل اثباته و هم از نظر فیزیکی عقلانی.
در این مسئله، اگر‌ زمین را مبدا (مرجع) پتانسیل الکتریکی در نظر بگیریم، پتانسیل الکتریکی نقاطA,B مثبت است یا منفی؟
همونطور که گفتم "پتانسیل" ارزش فیزیکی نداره؛ و سوال کلا بیخود هستش. اگر مرجع رو زمین بگیرید، پتانسیل نقطه A و B به همون ترتیبی میشه که نوشتید. اما اگر مرجع پتانسیل رو توده عظیمی از بار منفی در نظر بگیریم که در بینهایت قرار داره؛ اون موقع پتانسیل الکتریکی هر دو نقطه A و B مثبت میشه؛ با این فرض که پتانسیل A از B مثبت تر هست. اگر مرجع پتانسیل رو توده عظیمی از بار مثبت در نظر بگیریم که در فاصله خیلی دور هستش، اون موقع پتانسیل الکتریکی هر دو نقطه منفی میشه با این تفسیر که نقطه B منفی تر از A هست. میشه مرجع پتانسیل رو روی خود نقاط A و B هم قرار بدید و اظهار نظر کنید. بهرحال در نهایت باید به این توجه کنید که فارغ از محل انتخاب مرجع پتانسیل، اختلاف پتانسیل بین دو نقطه A و B یک مقدار ثابت خواهد ماند.
آخرین ويرايش توسط 1 on Paradoxy, ويرايش شده در 0.

عبدالرضا علي پور

نام: عبدالرضا علي پور

محل اقامت: بوشهر

عضویت : شنبه ۱۳۹۴/۷/۱۸ - ۰۰:۲۷


پست: 594

سپاس: 107

جنسیت:

Re: اختلاف پتانسیل الکتریکی

پست توسط عبدالرضا علي پور »

زمین همیشه مرکز بارمنفی هست و میدان الکتریکی منفی داره شما هر چه بار مثبت داشته باشید میتونید تو زمین تخلیش کنید -- جریان الکتریسته ساکن از سمت بارهای مثبت به زمین است -- اگر شما یک مصرف کننده بین بارهای مثبتی که ابرها بر اساس گردش حول زمین ایجاد میکنند و خود زمین قرار بدید این بارهای مثبت در مصرف کننده از طرف ابرها وارد میشه و به سمت زمین از دستگاه میگذره
یا مثلا خودرویی که داره رو زمین حرکت میکنه به واسطه لاستیک هاش که عایق است از ارتینگ و سطح زمین جدا شده و بر اساس حرکتی که حول مرکز زمین داره بار مثبت میگیره که با یک زنجیر که معمولا تو کامیون های حمل مواد سوختی و اتش زا هست دایما این بارهای مثبت به زمین تخلیه میشود

ارسال پست