विद्युत क्षमता: गुण और अभ्यास

क्षमताबिजली या वोल्टेजबिजली की राशि है ऊर्जा एक स्थानांतरित करने की जरूरत है आवेश एक क्षेत्र के दो अलग-अलग बिंदुओं के बीच एकात्मक विद्युत क्षेत्र. हे क्षमताबिजली यह एक भौतिक परिमाण है चढ़ना में मापें वोल्ट (वी), जो के बराबर है जूलप्रतिकूलम्ब (जे/सी) इकाइयों में एसआई.

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विद्युत संभावित गुण

हे क्षमताबिजली की राशि है विद्युत स्थितिज ऊर्जा, जूल में, चार्ज की प्रति यूनिट, in कूलम्ब समझें: यह कहते हुए कि एक आउटलेट प्रदान करता है 110V विद्युत क्षमता का यह कहने के बराबर है कि यह उपज देता है प्रत्येक कूलॉम के लिए 110 J ऊर्जा इसके टर्मिनलों से गुजरने वाले विद्युत आवेश का।

उस बिंदु पर विद्युत क्षमता जहां चार्ज क्या is. है सीधेआनुपातिक विद्युत भार मॉड्यूल के लिए क्या जो इसे उत्पन्न करता है, और दूरी के व्युत्क्रमानुपाती डी:

जैसे ही हम चार्ज q से दूर जाते हैं, विद्युत क्षमता कम हो जाती है।

जैसा कि आप चित्र में देख सकते हैं, सभी स्पॉटसमान दूरी (लाल रेखाएं) से जनरेटिंग लोड (क्यू) में हैं वैसा हीक्षमताबिजली और, इसलिए, उन्हें कहा जाता है समविभव. NS सूत्र विद्युत क्षमता की गणना के लिए उपयोग किया जाता है:

यू - विद्युत क्षमता (वी)

क्यू - इलेक्ट्रिक चार्ज (सी)

क₀ - इलेक्ट्रोस्टैटिक वैक्यूम स्थिरांक (9.0.10 .)⁹ एनएम²/सी²)

डी - दूरी (एम)

विद्युत क्षमता स्वीकार कर सकती है सिग्नल बीजीय, सकारात्मक तथा नकारात्मक,सम्बंधितसीधे पसंद चार्ज साइन जो क्षमता और दूरी के साथ उत्पन्न करता है डी उस चार्ज तक। कहने का तात्पर्य यह है कि, विद्युत आवेशित पिंड के आसपास, विद्युत क्षमता के असीम रूप से कई मूल्य होते हैं, जो उस आवेश की दूरी से निर्धारित होते हैं। इस तरह, एक चार्ज की विद्युत क्षमता केवल 0 के बराबर होगी जब उस बिंदु के बीच की दूरी जहां आप एक शून्य क्षमता को मापना चाहते हैं और चार्ज असीम रूप से बड़ा है।

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विद्युत क्षमता को विद्युत संभावित ऊर्जा से जोड़कर परिभाषित करने का एक और तरीका है, यहां बताया गया है:

तथा_{पैरवहां} - विद्युत संभावित ऊर्जा (जे)

विद्युत क्षमता की परिभाषा

उस पर विचार करें चार्जबिजलीसमयनिष्ठक्या एक बिंदु पर है NS एकसमान विद्युत क्षेत्र का तथा, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, और फिर बिंदु पर स्थानांतरित कर दिया गया है बी.

आइए गणना करें ऊर्जा चार्ज होने के लिए आवश्यक है विस्थापितके बीच मेंआपस्पॉटए और बी, दूरी से अलग डी. ऐसा करने के लिए, हम की परिभाषा का उपयोग करेंगे काम:

याद रखें कि विद्युत बल विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्पादित और आवेश q पर कार्य करना विद्युत क्षेत्र E के साथ आवेश q के गुणनफल के बराबर है:

पिछले सूत्रों को मिलाकर, हमारे पास विद्युत बल द्वारा किए गए कार्य के लिए एक अलग अभिव्यक्ति है:

इसके बाद, हमें यह याद रखना चाहिए कि विद्युत क्षेत्र के बीच संबंध कैसा है। तथा और विद्युत क्षमता यू. इस प्रकार:

अंत में, हम बिंदु ए और बी के बीच विद्युत आवेश को स्थानांतरित करने के लिए किए गए कार्य के संदर्भ में विद्युत क्षमता की गणना करने के लिए उपयोग की जाने वाली अभिव्यक्ति पाते हैं, जैसा कि अब हम दिखाते हैं:

चूँकि बिंदु A और B के बीच विद्युत आवेश को स्थानांतरित करने के लिए किया गया कार्य बराबर है विद्युत ऊर्जा की मात्रा जिसे लोड "प्राप्त" या "खो गया", विद्युत क्षमता को समझा जा सकता है के रूप में अनुपात चार्ज करने के लिए ऊर्जा, यथा व्याख्यायित।

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इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के अध्ययन के लिए विद्युत क्षमता एक महत्वपूर्ण भौतिक मात्रा है

विद्युत क्षमता पर व्यायाम

प्रश्न 1) दो आवेशित धातु की प्लेटों के बीच, 10 सेमी की दूरी पर, 500 V/m का विद्युत क्षेत्र है। उनके बीच विद्युत संभावित अंतर निर्धारित करें।

क) 10 वी

बी) 100V

ग) 50 वी

डी) 500V

ई) 5000 वी

प्रतिपुष्टि: पत्र सी

संकल्प:

प्लेटों के बीच की दूरी को मीटर (10 सेमी = 0.1 मीटर) में बदलने के बाद, हम उस सूत्र का उपयोग करेंगे जो विद्युत क्षेत्र को संभावित अंतर से जोड़ता है, देखें:

दिखाई गई गणना के माध्यम से, हमने पाया कि प्लेटों के बीच संभावित अंतर 50 V है, इसलिए सही विकल्प अक्षर c है।

प्रश्न 2) विद्युत क्षमता से संबंधित कथनों की समीक्षा करें:

I - विद्युत विभव एक अदिश राशि है।

II - विद्युत क्षमता मापन इकाई एम्पीयर (ए) है।

III - अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर विद्युत क्षमता विद्युत आवेश की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

IV - SI के अनुसार विद्युत विभव मापन इकाई वोल्ट (V) है।

सच है (हैं):

ए) मैं और द्वितीय

बी) मैं और IV

सी) द्वितीय और तृतीय

डी) मैं, द्वितीय और तृतीय

ई) II, III और IV

प्रतिपुष्टि: अक्षर बी

संकल्प:

कथन II और III गलत हैं, क्योंकि माप की इकाई वोल्ट है और विद्युत क्षमता भार की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इस प्रकार, कथन I और IV सही हैं।

प्रश्न 3) एक विद्युत आवेशित कण, 2 mC (2.0.10 .) के आवेश के साथ^-3 C), विद्युत परिपथ के दो बिंदुओं के बीच ले जाने पर 5.0 J का कार्य करता है। इन बिंदुओं के बीच संभावित अंतर निर्धारित करें।

क) 3.0.10⁶ वी

बी) 4,5.10² वी

ग) 0.5.10³ वी

घ) 2.5.10^-3 वी

ई) 10.10^-4 वी

प्रतिपुष्टि: पत्र डी

संकल्प:

अभ्यास को हल करने के लिए, केवल उस सूत्र का उपयोग करें जो विद्युत क्षमता और कार्य से संबंधित है, देखें:

प्राप्त परिणाम के अनुसार, सही उत्तर अक्षर d है।

राफेल हेलरब्रॉक द्वारा
भौतिक विज्ञान के अध्यापक

स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm