等電位面は、等しい電位を持つ点で構成される面です。簡単に言えば、すべての点で同じ電位を持つ表面は、等電位面として知られています。同じ電位にある電界内の点は等電位点と呼ばれ、それらが曲線で結ばれている場合は等電位線と呼ばれます。また、等電位体積は、空間全体のこれらの点の分布です。最も一般的に遭遇する等電位は表面です。
電位
電荷の電位「q」は、単位正電荷を無限からその点までもたらすために行われる仕事の量として定義されます。電位の概念は、電界内の位置に関してソースの電界の影響を表すために使用されます。 2 倍の量の電荷を持つ電荷に関連付けられたポテンシャル エネルギーは、特定の場所の他の電荷と比較して 2 倍になりますが、その電位は他のテスト電荷と同じです。正のテスト電荷の電位を上げたい場合は、それを正の電荷源の近くに保持する必要があります。発生源から遠ざかるほど、電位の大きさは減少し続けます。このことから、電位は電場内の場所の特性であると結論付けることができます。また、電位は単位電荷あたりのポテンシャル エネルギーであるとも言えます。つまり、
電位 =P.E/Q
等電位面の性質
<オール>電気力線は高電位から低電位を指し、指定された表面に垂直です。
電荷をある点から別の点に移動する場合、行われる仕事はゼロです。これは、等電位面に沿った電場の接線成分がゼロになる。ゼロでなかったとしたら、電荷をある地点から別の地点に移動するには、常にある程度の作業が必要だったでしょう。
点電荷によって生成される等電位面は、同心円のファミリーであり、一定の電場は、与えられた線に垂直な面のファミリーを生成します。
等電位面は互いに交差しません。
荷電粒子をある点から別の点に移動させる仕事は常にゼロです。
ここで、5 番目の特性について詳しく説明します。つまり、等電位面では行われた仕事は常にゼロです。
等電位面で行われた作業
等電位面の 2 点間で電荷を移動させる仕事はゼロです。等電位面の VA と VB の 2 点を考えてみましょう。料金を VA から VB に移動する作業は、
によって与えられます。W=q0(VA-VB)
表面が等電位であるということは、すべての点が同じ電位になることを意味します。つまり、VA-Vb=0
したがって、完了した作業もゼロになります。
W =0
例
負電荷が均一に分布している孤立した金属球は、等電位面の一例です。なんで？電気力線が常に金属の表面に垂直であるという事実を認識しており、それが等電位面であることを証明しています。等電位面の 2 点間で電荷を移動する仕事はゼロです。
地球は良導体であり、地球の表面には地球全体に約 100 V/m の下向きの垂直電界があることが実験的に証明されています。地球上の負の表面電荷密度は、約 -10-9 C/m2 です。要約すると、地球は等電位面としても機能します。
静電シナリオの導体はすべて、等電位面と見なすことができます。地面に接続されているかどうかは関係ありません。しかし、電化製品が接地されていることに気付いたに違いありません。これは安全のために行われます。どのように？これについては次のセクションで説明します。
等電位面の重要性
2 点間の電位差によって電流が発生します。つまり、電圧の差によって電流が流れやすくなります。私たち人間は、電気の悪い絶縁体です。アースと同じ電位ではない金属表面に誤って触れた場合、電流が発生し、致命的となる可能性があります.つまり、私たちがしているのは、電気機器をアースに接続することです。このグラウンディングは、地球と他の物体の電位を等しくするのに役立ち、ショックを受けるのを防ぎます.
結論
等電位面は重要であり、点電荷は等電位面の球状分布を与えるのに対し、荷電プレートは平面分布を持つことがわかっています。潜在的な差がゼロであるため、行われた総仕事量は常にゼロです。特定の点での等電位線は 1 つの値しか持てないため、これらの線が特定の点で 2 つの値を持つことが交差によって証明されるため、それらが互いに交差することはありません。
