単位電荷を基準点から電界内の特定の場所に移動するのに必要な仕事量は、電位として知られています。基準点は通常は地球ですが、電界電荷の影響を受けない任意の場所が利用される可能性があります。電圧は、電位の別の用語です。
目的は、単位電荷 (+q) を無限 (電場の外側のどこか) から電場の内側の位置まで電場に対して輸送することです。単位電荷は、無限からフィールド内のどこにでも、またはフィールド内のある点から別の点に移動するために、何らかの努力をしなければなりません。これは、電界によって作成された静電力がそれに反するためです。
- Vx 無限遠から点 x に電荷を輸送する仕事が行われる場合、点 x での電位と呼ばれます。
- Vy は、無限遠から点 y に電荷を輸送するために行われた仕事の結果である、点 y での電位と呼ばれます。
- 電位差 Vxy x と y の間は、電荷を x から y にシフトするために行われる仕事に付けられた名前です。
電位式
電位 V=完了した仕事(W)/単位電荷(q)
V=W/q
V=ジュール/クーロン
私たちが知っているように、JC=V(ボルト)
したがって、電位の S.I. 単位は Volt(V) です。
電位エネルギー
外部エージェントが電荷または電荷システムを無限から現在の構成に加速することなく輸送する際に行う総仕事は、その電荷または電荷システムの電位エネルギーと呼ばれます。
単位電荷が空間の任意の場所に配置されている場合に、単位電荷が持つポテンシャル エネルギー全体は、電位エネルギーとして知られています。
電位エネルギーの式
2 回充電すると q1 &q2 距離 r で区切られている
電位エネルギーの式は次のように与えられます:
点電荷による電位
下の図では、ポイント料金が示されています。等電位は同心円で表されます。これは、電位が 1 つのサーフェス上のすべてのポイントで同じであることを意味します。目的は、この点電荷による 2 点 A と B の間の電位を計算することです。
電位差は電圧とも呼ばれ、ボルトで測定されます。
電位は差として定義されているため、絶対電位に関する定義が必要です。この新しい定義を考え出すために、上記の言い回しを変更しましょう。電場と電位は無限大でゼロと見なされます。各場所のポテンシャルは、無限の観点から計算され、ポテンシャルの絶対値が得られます。
複数回の充電による電位
実際の生活では、シングルポイント充電に遭遇することはめったにありません.実世界のシステムの大部分には、多数の料金がかかります。点電荷系のある点での総ポテンシャルは、その点での個々の電荷のポテンシャルの代数和に等しくなります。以下の図は、複数ポイントの料金を示しています。
電位に関連するいくつかの重要なポイント
- 電位は 2 つの等しく反対の電荷の中間の位置でゼロですが、電場はそうではありません。
- 1 クーロンの電荷を電場に押し付けるときに 1 ジュールの仕事が行われる場合、その場所の電位は 1 ボルトと言われます。
- 負電荷が点 A から点 B に輸送されると、システムの電位が上昇します。
- 無限大は、場所の電位を決定するために使用される基準レベルです。これは、基準レベルでは、テスト充電の力がゼロであることを示しています。
- 地球は非常に重く、電荷を加えたり引いたりしても電気的状態に影響しないため、地表の電位はゼロであると想定されます。
結論
単位正電荷を無限遠から電場のある点まで得るのに必要な仕事の量は、電位として定義されます。同様に、単位正電荷をある位置から別の位置に移動するのに必要なエネルギーは、2 点間の電位差として定義されます。
物体が帯電すると、反対に帯電した物体を引き付け、同様に帯電した物体を反発することがあります。つまり、帯電した体には働く力があります。荷電体の電位は、仕事を行う能力として定義されます。
