ศักย์ไฟฟ้าของทรงกลมนำไฟฟ้า

เพื่อให้เข้าใจศักย์ไฟฟ้าของทรงกลมนำไฟฟ้า เราต้องวิเคราะห์ก่อนว่าเกิดอะไรขึ้นภายในทรงกลม ซึ่งเมื่อ แบตเตอรี่ที่ใช้ไฟฟ้าจะเข้าสู่สมดุลไฟฟ้าสถิตอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีประจุส่วนเกินกระจายไปทั่วพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ ภายนอก. ในสถานการณ์นี้ สนามไฟฟ้าและแรงไฟฟ้าภายในทรงกลมนั้นเป็นโมฆะ

สนามไฟฟ้า (E) ภายในทรงกลมไฟฟ้าเป็นโมฆะ

ดังนั้น หากเราวางอนุภาคไฟฟ้าที่มีประจุ q ไว้บนจุด A ภายในทรงกลม และมันก็คือ แทนที่ไปยังจุด B ภายในทรงกลมด้วย จะไม่มีการทำงาน (τ) บนมันและโดย สมการ: V_THE – วี_บี = τ/q, เราต้อง V_THE = วี_บี, ถ้าคุณ_THE แตกต่างจาก V_บี จะมีประจุไหลระหว่างจุดสองจุดนี้ และสิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นเมื่อทรงกลมอยู่ในสมดุลไฟฟ้าสถิต ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่า:

ภายในทรงกลมที่ถูกประจุไฟฟ้าในสภาวะสมดุลไฟฟ้าสถิต ทุกจุดมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน

เมื่อเรามีจุด S บนพื้นผิวของทรงกลมพอดี มันเกิดขึ้นอีกครั้งว่างานที่ทำเพื่อบรรทุกประจุ q จาก A หรือ B ถึง S เท่ากับศูนย์ ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่า:

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

ศักย์ไฟฟ้า ณ จุดใดๆ ภายในทรงกลมที่ถูกประจุไฟฟ้าในสภาวะสมดุลไฟฟ้าสถิตมีค่าเท่ากับศักย์ไฟฟ้าที่พื้นผิวของมัน

ทรงกลมถือได้ว่าเป็นการเติมแต้ม

ตอนนี้เราต้องรู้ว่าค่าศักย์ไฟฟ้าบนพื้นผิวของทรงกลมในสภาวะสมดุลไฟฟ้าสถิตมีค่าเท่าใด และด้วยเหตุนี้ เราต้องจำไว้ว่าทรงกลมนั้นถูกทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าภายใต้สภาวะเหล่านี้ สมดุลไฟฟ้าสถิตสามารถคิดได้ว่ามีประจุทั้งหมดรวมศูนย์อยู่ที่ศูนย์กลาง ดังนั้นถ้าเรามีทรงกลมรัศมี R ศักย์บนพื้นผิวจะได้รับจาก วี = K_อู๋Q/R และถ้าเรามีจุด P อยู่นอกทรงกลมที่ระยะห่าง r จากจุดศูนย์กลาง (ดังนั้น r > R) ศักย์ไฟฟ้าของทรงกลมใน P สามารถคำนวณได้โดยสมการ (ดูรูปที่ ข้างบน):

วี = K_อู๋ถาม/ตอบ

ศักยภาพของจุดภายในทรงกลม (r ≤ R) จะคงที่ และสำหรับจุดนอกทรงกลม (r > R) จะลดลงตามสัดส่วนผกผันกับระยะทาง (r)

โดย เปาโล ซิลวา
จบฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

ซิลวา, เปาโล โซอาเรส. "ศักย์ไฟฟ้าของทรงกลมนำไฟฟ้า"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-uma-esfera-condutora-eletrizada.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.