የኤሌክትሪክ እምቅ

የኤሌክትሪክ እምቅ አንድ የኤሌክትሪክ መስክ በተንሰራፋበት ኅዋ ነጥቦች ላይ ያለው እምቅ አቅም ነው። ስለሆነም ከኤሌክትርክ እምቅ አቅም ጋር ይለያያል፣ ምክንያቱም የኤሌክትሪክ እምቅ አቅም የሚለካው አንድ ቻርጅ በአንድ የኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ባለው አቀማመጥ ምክንያት የሚፈጠር ነውና። በሌላ አነጋገር ኤሌክትሪክ እምቅ የመስክ ባህርይ ሲሆን፣ ኤሌክትሪክ እምቅ አቅም ደግሞ በመስክ ውስጥ ያለ ቻርጅ ባህርይ ነው።

ስለዚህ በአንድ የኅዋ ነጥብ ላይ ተንጣሎ የሚገኝ ቻርጅ የተወሰነ የኤሌክትሪክ እምቅ አቅም ቢኖረው፣ ያንን አቅም ለቻርጁ በማካፈል የመስኩ ኤሌክትሪክ እምቅ ይገኛል ማለት ነው። የኤሌክትሪከ እምቅ ከኤሌክትሪክ እምቅ አቅም ጋር ያለው ዝምድና የኤሌክትሪክ መስክ ከኤሌክትሪክ ጉልበት ጋር ካለው ዝምድና ጋር ተመሳሳይ ነው ። አንድ መፈተኛ ቻርጅ q በምትገኝበት የኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ የኤሌክትሪክ እምቅ አቅሟ U_E ቢሆን፣ በዚያ ቦታ ላይ መስኩ ያለው ዬለክትሪከ እምቅ እንዲህ ይሰላል።

$V(x,y,z)={\frac {U_{\mathbf {E} }}{q}}$

ቀመሩ እንደሚያስረዳ የእምቁ መንስዔ በነጥቡ ላይ የሚገኝ የኤሌክትሪክ መስክ ነው። ስለሆነም የእምቁ መጠን ሙሉ በሙሉ የሚወሰነው በመስኩ ጥንካሬ ነው እንጅ እዛ ነጥብ ላይ ባለ ቻርጅ አይደለም።

በa እና b መካከል ያለው የእምቅ መጠን በs ምርጫ አይወሰንም

ሆኖም የኤሌክትሪክ እምቅ ያለ መፈተኛ-ቻርጅ፣ በቀጥታ፣ ከመስኩ ጥንካሬ ሊሰላ ይችላል። ይሄውም የሚደረገው በተሰጠ የኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ባሉ ሁለት ነጥቦች መካከል የመስመር ጥረዛ በማካሄድ ነው። በሒሳብ ቋንቋ፡

$\Delta V_{\mathbf {E} }=-\int _{a}^{b}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {s}}\,,$

ከላይ የተሰጠው ቀመር በነጥቦች a እና b መካከል ያለውን የአቅም ልዩነት ሲናገር፣ አንድን መፈተኛ ፖዚቲቭ ቻርጅ ከ a ወደ b ለመውሰድ የሚያስፈልገውን አቅም ይናገራል። ልዩነቱ (ቮልቴጅ) ፖዚቲቭ ከሆነ፣ ስራ መስራት ያሰፈልጋል፣ ልዩነቱ ነጌቲቭ ከሆነ፣ መስኩ እራሱ ቻርጁን ወደ b ስለሚወስደው ስራ መስራት አላስፈላጊ ነው ማለት ነው። ከሁለቱ ነጥቦች አንዱን እንደ ዜሮ የኤሌክትሪክ አቅም በመውሰድ የአቅም ልዩነቱን እንደ የሌላኛው ነጥብ ኤሌክትሪክ አቅም መውሰድ ይቻላል።

የኤሌክትሪክ አቅም ስኬላር መስክ ነው። ማለት ለእያንዳንዱ የህዋ ነጥብ ዋጋ ሲሰጥ፣ ነገር ግን አቅጣጫ የለውም።

የኤሌክቲሪክ እምቅ በ φ, φ_E ወይንም V ሊወከል ሲችል፤ መለኪያ መስፈርቱ ቮልት ወይንም ጁልስ በ ኩሎምብ ነው። የኤሌክትሪክ እምቅ ጽንሰ ሐሳብ ብዙ ጥቅም ሲኖረው፣ በተለይ የኤሌክትሪክ መስክን ለማስላት አይነተኛ መሳሪያ ነው።

ጸባዮች

የመደመር (ንብብሮሽ) ስርዓት

ከብዙ ስብስብ ኤሌክትሪክ መስኮች የሚፈጠር የኤሌክትሪክ አቅም የእያንዳንዳቸው መስኮች አቅም ድምር ውጤት ነው። ማለት፦-

$\int _{a}^{b}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {s}}\,=\int _{a}^{b}\mathbf {E} _{\mathbf {1} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {s}}\ +\int _{a}^{b}\mathbf {E} _{\mathbf {2} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {s}}\ +\int _{a}^{b}\mathbf {E} _{\mathbf {3} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {s}}\ +...,$

በነጥብ ቻርጅ መስክ የሚነሳ የኤሌክትሪክ እምቅ

በr ርቀትላይ፣ በነጥብ ቻርጅ Q ምክንያት የሚፈጠር የኤሌክትሪክ እምቅ, እንዲህ ይሰላል፦

$V_{\mathbf {E} }=-\int _{\infty }^{r}{1 \over 4\pi \varepsilon _{0}}{Q \over s^{2}}\ \cdot \mathrm {d} {s}\,+-0={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {Q}{r}},\,$

እዚህ ላይ ε₀ የ የኤሌክትሪክ ቋሚ ቁጥር ናት። ይህ ቀመር የኩሎምብ እምቅ በመባል በሌላ ስም ይታወቃል። የቀመሩ መስራት ምስጢር 3 እውነታወችን ያዘለ ነው፡ 1ኛ፣ በነጥብ ቻርጅ ምክንያት የሚፈጠር ጉልበት መስክ ራዲያል አቅጣጫ ስላለው፣ ምንጊዜም ከተመረጠ መንገድ ጋር ያለው የ የጥላ ብዜቱ ዋጋ የሚኖረው በራዲየስ አቅጣጫ ነው። በክቡ ጠርዝ ላይ ያለው ጥላ ብዜት 0 ነው። 2ኛ፡ የኤሌክትሪክ መስክ ጽኑ ጉልበት አይነት ስለሆነ፣ ለመጠረዝ የምንመርጣቸው ማናቸውም መንገዶች እኩል ውጤት ይሰጡናል፡፡ ስለሆነም ከሁሉ ቀላል የሆነውን የራዲስ ታካኪ መስመርና የክብ ጠርዝ መምረጥ፣ የቀመሩን ስራ ላይ የመዋል ሁኔታ ውሱን አያደርገውም።

ብዙ ነጥብ-ቻርጆች ቢሰበሰቡ፣ የኒህ ስብስብ መስክ ኤሌክትሪክ እምቅ፣ የእያንዳንዱ ነጥብ-ቻርጅ እምቅ ድምር ውጤት ነው።

ቋሚ ኤሌክትሪክ መስክ ልዩነት (ቮልቴጅ)

በቋሚ የኤሌክትሪክ መስክ E ውስጥ r ነጥብ ላይ የሚገኘው ኤሌክትሪክ እምቅ እንዲህ ይሰላል

$\Delta V_{\mathbf {E} }=-\int _{a}^{b}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {s}}\,,$

s r ን ከ0 እምቅ ነጥብ ጋር የሚያገናኝ ማናቸውም፣ ነሲብ መንገድ ሊሆን ይችላል ። ማለት እላይ የተሰጠው ጥረዛ በሚመረጥ መንገድ አይቀያየርም። ልክ የድንጋይ እምቅ አቅም በቁመቱ እንጂ በተጓዘበት መንገድ እንደማይወሰን። ስለሆነም የቋሚ ኤሌክትሪክ መስክ ጽኑ ጉልበት ኮንሰርቫቲቭ ጭረር መስክ ይሰኛል ማለት ነው።

ከኤሌክትሪክ አቅም ወደ ኤለክትሪክ መስክ

ከላይ እንደሚታየው ከተሰጠ የኤሌክትሪክ መስክ ተነስቶ የመስመር ጥረዛ በመጠቀም የኤሌክትሪክ አቅምን ስኬላር መስክ ማግኘት ይቻላል።

በተገልባጭ፣ ከተሰጠ የኤሌክትሪክ አቅም ተነስቶ የኤሌክትሪክ መስክን የቬክተር መስክን ማስላት ይቻላል። ለዚህ የሚረዳ የሒሳብ ቀመር አቀበት ይሰኛል።