طاقة الوضع الكهربائية - ويكيبيديا
التعريف الرياضي | |
---|---|
التحليل البعدي |
جزء من سلسلة مقالات حول |
الكهرطيسية |
---|
![]() |
بوابة كهرطيسية |
طاقة الوضع الكهربائية أو طاقة الوضع الإلكتروستاتية هي في الأساس طاقة وضع تقاس بالجول وقد تم وصفها باستخدام قانون كولوم
التعريف
[عدل]يتم تعريف طاقة الوضع الكهربية لنقطة ما بأنها الشغل المبذول في تحريك وحدة الشحنات الكهربائية من اللانهاية إلى تلك النقطة (دون إحداث أي تغيير في الطاقة الحركية لها ) . بشرط اختيار نقطة مرجعية يكون الجهد عندها يساوي صفراً .
ويتم تعريف طاقة الوضع الكهربية UE لجسيم نقطي q على بعد مسافة r من المجال الكهربي E بانها سالب الشغل المبذول W بواسطة القوة الكهروستاتيكية لجذبها من النقطة المرجعية rref[note 1] إلي النقطة r [1][2]:§25-1[note 2]
,
حيث E' هو الحقل الكهربائي . و ds هو متجهه الإزاحة بين النقطة المرجعية إلي النقطة r .
أو يمكن تعريفها باستخدام القانون التالي :
,
الوحدات
[عدل]في نظام الوحدات الدولي يتم قياس طاقة الوضع الكهربائية بوحدة الجول على اسم الفيزيائي الإنجليزي جيمس بريسكوت جول .
وفي نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية يتم القياس باستخدام إما وحدة الإرج أو الإلكترون فولت ورمزها eV حيث :
1eV = 1.602×10−19 J
طاقة الوضع الكهربائية لجسيم نقطي واحد
[عدل]طاقة الوضع الكهربائية لجسيم نقطي q في وجود جسيم نقطي Q
[عدل]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Point_Charge_q_in_an_electric_field.svg/434px-Point_Charge_q_in_an_electric_field.svg.png)
نحسب طاقة الوضع الكهربائية UE لجسيم نقطي q على بعد مسافة r من جسيم نقطي Q من المعادلة التالية :
,
حيث
ويسمي ثابت كولوم .
r هي المسافة بين الجسيم النقطي q والجسيم النقطي Q .
طاقة الوضع الكهربائية لجسيم نقطي q في وجود n جسيم نقطي Qi
[عدل]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f6/Electric_potential_energy_3_charge.gif/220px-Electric_potential_energy_3_charge.gif)
طاقة الوضع الكهربائية UE لجسيم نقطي q في وجود n جسيم نقطي Qi اللازمة لتحريك وحدة الشحنات الكهربائية من اللانهاية إلى تلك النقطة . ويتم استخدام القانون التالي :
,
حيث
ويسمي ثابت كولوم .
r هي المسافة بين الجسيم النقطي q والجسيم النقطي Q .
طاقة الوضع الكهربائية المخزنة في النظام
[عدل]طاقة الوضع الكهربائية المخزنة UE في النظام تأتي من المعادلة التالية :
|
| (1) |
حيث
,
حيث rij هي المسافة بين qj و ri .
الطاقة المخزنة في المجال الكهربائي المنتظم
[عدل]وتحسب من العلاقة التالية :
الطاقة المخزنة في العناصر الإلكترونية
[عدل]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Electronic_component_electrolytic_capacitors.jpg/143px-Electronic_component_electrolytic_capacitors.jpg)
UE=½ CV2
بعد العناصر الإلكترونية يستطيع تحويل الطاقة من صورة إلى صورة آخرى . فعلى سبيل المثال تستطيع المقاومة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وهذا يسمي بقانون جول . ويتم حساب الطاقة المخزنة في المكثف من المعادلة :
حيث :
C هي السعة الكهربية .
V هو فرق الجهد الكهربي .
Q هي الشحنة الكهربائية المخزنة في المكثف .
انظر أيضاً
[عدل]- الطاقة البحرية
- تجربة الطائرة الورقية
- قدرة التيار المتردد
- الريوستات السائل
- انقطاع الطاقة
- أزمة الكهرباء في الإكوادور عام 2009
ملاحظات
[عدل]- ^ The reference zero is usually taken to be a state in which the individual point charges are very well separated ("are at infinite separation") and are at rest.
- ^ Alternatively, it can also be defined as the شغل (فيزياء) W done by the an external force to bring it from the reference position rref to some position r. Nonetheless, both definitions yield the same results.
المصادر
[عدل]- ^ Electromagnetism (2nd edition), I.S. Grant, W.R. Phillips, Manchester Physics Series, 2008 ISBN 0-471-92712-0
- ^ Halliday، David؛ Resnick, Robert؛ Walker, Jearl (1997). "Electric Potential". Fundamentals of Physics (ط. 5th). John Wiley & Sons. ISBN:0-471-10559-7.
![]() | في كومنز صور وملفات عن: طاقة الوضع الكهربائية |