電位とは何かを理解するには、まず電位エネルギーとは何かを知らなければなりません。電位エネルギーは、物体をある点から別の点に移動させるために電気力によって行われる仕事の負の値です。簡単に言えば、電場に逆らって物体を動かすのに必要なエネルギー量です。電位は、エネルギーの観点から電荷の動きを理解するのに役立つスカラー量です。オブジェクトに電位エネルギーを与える 2 つの要素は、オブジェクトに含まれる電荷と、他の帯電した物質との相対位置です。
電位
電位は、電位エネルギーを電荷量で割ることで計算されます。静電ポテンシャルとも呼ばれる電位は、単位電荷を基準点から特定の場所に輸送するのに必要な仕事エネルギーの量です。
電位は次の 2 つの要因によって決定されます。
オブジェクトによって生成された電荷
他の帯電したアイテムに対するオブジェクトの位置。
電場の強さは、本質的に、電位によって決定されます。電場に電荷が導入されるかどうかは関係ありません。
ユニットの正の試験電荷を無限遠からそのポイントまでゆっくりと移動させるために単位電荷ごとに行われる仕事は、そのポイントでの電位として記述されます。この時点で、無限遠でのポテンシャルはゼロであると仮定します。
V=0
ある点での電位は、単位正のテスト電荷を無限からその点にゆっくりともたらすために、単位電荷ごとに行われる仕事として定義されます。
電位の計算
点電荷による電位
静電力が適用されるときはいつでも、電界内の場所での電位は、任意の経路を介して無限からその点まで単位正電荷を移動する際に行われる仕事の量として記述されます。この場合、電荷は正 (q>0) であると見なします。
空間には点電荷があり、電荷から離れた点「r」でポテンシャルを決定する必要があります。
点の電位は、
Vp=Vp–V=-pE.dr
従来、
V=0
Vp=-pE.dr
点電荷による電場の値を置くと、
Vp=-pq4π0r2.dr
Vp=q4π0r2
料金の分配方法のためです。
ポテンシャルはスカラー変数であるため、電荷の分布によるポテンシャルは、個々の電荷のポテンシャルの点電荷式 e スカラー和による電位に等しくなります。
Vp=V1+V2+V3
点電荷による電位の式
電子およびその他の点電荷は、物質の基本構造の 1 つです。さらに、点電荷と同様に、球状の電荷分布 (金属球など) は外部電場を生成します。その結果、点電荷によって生成される電位を調べる必要があります。数学を使用して、点電荷 Q から巨大な距離から r の距離まで試験電荷 q を転送するのに必要な仕事を計算し、仕事と電位の関係 (W=qv) に注目すると、点電荷の電位 V は
V=kQr
ここで、
k は定数です。
電荷のシステムによる電位
いくつかの電荷を含むシステムを扱うときはいつでも、個々の電荷によるすべてのポテンシャルを代数的に組み合わせることにより、任意の位置での電位を計算できます。文字 q1、q2、q3 などで表され、位置ベクトルが r1、r2、r3 などの一連の電荷を考えてみましょう。
静電ポテンシャルエネルギー
システムの構成を徐々に変更する際に外部エージェントによって行われる仕事は、静電ポテンシャル エネルギーと呼ばれます。
接地
地球の電位はゼロであると仮定し、導体がアースに接続されている場合、その電位もゼロです。地球は常に中性と見なされているため、大量の電荷が流れても、正味の電荷は変化せず、つまりゼロのままです。
注意事項:
電場に逆らって物体を動かすことによって得られるエネルギーは、電位と呼ばれます。
静電ポテンシャルとも呼ばれる電位は、単位電荷を基準点から特定の場所に輸送するのに必要な仕事エネルギーの量です。
スカラー値を持つ数値です。
電位に影響を与える要素は 2 つあります。
物体が持つ電荷
他の帯電したアイテムに対するオブジェクトの位置。
結論
電位は、電位エネルギーを電荷量で割ることで計算されます。静電ポテンシャルとも呼ばれる電位は、基準点から特定の場所に単位電荷を輸送するために必要な仕事エネルギーの量です
ユニットの正の試験電荷を無限遠からそのポイントまでゆっくりと移動させるために単位電荷ごとに行われる仕事は、そのポイントでの電位として記述されます。この時点で、無限遠でのポテンシャルはゼロであると仮定します。
V=0
電位は、エネルギーの観点から電荷の動きを理解するのに役立つスカラー量です。オブジェクトに電位エネルギーを与える 2 つの要素は、オブジェクトに含まれる電荷と、他の帯電した物質との相対位置です。
