الفيزياء فصل أول

الجهد الكهربائي عند نقطة ما والناشئ عن شحنة نقطية؛ يعتمد على كلّ من مقدار تلك الشحنة وبُعد النقطة عنها،

يُعرّف بأنّه: الشغل الذي تبذله قوّة خارجية لنقل وحدة الشحنة الموجبة بسرعة ثابتة من
                اللانهاية إلى تلك النقطة في المجال الكهربائي.

               ويُعبّر عنه رياضيًّا بالعلاقة(بافتراض الوسط هواء أو فراغ):

                                                                                    $V = k \frac{Q}{r}$

           - الجهد الكهربائي كمّية قياسية، ويُقاس بوحدة الفولت ( Volt ) ويُرمز له بالرمز ( V)

          - يكون الجهد الكهربائي موجبًا عندما تكون الشحنة المولّدة للمجال موجبة، وسالبًا عندما تكون الشحنة

            المولّدة للمجال سالبة.

          - الجهد الكهربائي عند نقطة يساوي المجموع الجبري للجهود الناشئة عن الشحنات عند تلك النقطة:

                                                                                  $V = V_1 + V_2 + V_3 + .... V = k( \frac{Q_1}{ r_1} + \frac{Q_2}{ r_2}+ \frac{Q_3}{ r_3}+....)$

  يؤدّي الشغل المبذول بوساطة قوّة خارجية؛ لنقل شحنة اختبار نقطية موجبة بسرعة ثابتة من اللانهاية، إلى نقطة

  ما في المجال الكهربائي، إلى تغيّر في طاقة الوضع الكهربائية للشحنة، ويرتبط هذا التغيّر مع شغل القوة الخارجية

  بالعلاقة:
                                                                       (∞)W = PE_f - PE_i
   وبما أنّ PEi (∞) = 0 ؛ فإنّ الجهد الكهربائي عند تلك النقطة يُعطى بالعلاقة الآتية:

                                                                            $V = \frac{W}{q} = \frac{P{E}_f}{q} =\frac{ PE}{ q}$

 الشغل المبذول بوساطة قوّة خارجية يساوي التغيّر في طاقة الوضع الكهربائية للشحنة، ويُعطى بالعلاقة الآتية:

                                                                                        W = ΔPE = PE_f - PE_i

   فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين ( ΔV ) يساوي التغيّر في طاقة الوضع الكهربائية للشحنة q عند انتقالها

 من نقطة إلى أخرى في المجال الكهربائي مقسومًا على الشحنة q، ويُعبّر عنه بصورة رياضية على النحو الآتي:

                                                                               _{$\Delta V = V_f - V_i = V_{fi} = \frac{\Delta PE}{q}$}

الشغل الذي تبذله قوّة خارجية،  عند نقل شحنة q من نقطة البداية i إلى نقطة النهاية f، تكون على الصورة الآتية:

                                                          _{$W_{i\to f} = \Delta PE = P{E}_f - P{E}_i = q\Delta V = q(V_f - V_i)$}

شغل القوّة الكهربائية؛ فإنّه يساوي سالب شغل القوّة الخارجية؛ أي إنّ:

                                                    _{$W_{i\to f} =- \Delta PE =-( P{E}_f - P{E}_i) =- q\Delta V = -q(V_f - V_i)$}  
 

نظام (المجال الكهربائي - الشحنة الكهربائية) نظام محافظ، والقوّة الكهربائية قوّة محافظة؛ فعندما تكون

 القوّة الكهربائية هي القوّة الوحيدة المؤثّرة في الشحنة؛ فإنّ مجموع الطاقة الميكانيكية للنظام ثابت.

  بمعنى: مجموع طاقة الوضع الكهربائية وطاقة الحركة يساوي مقدارًا ثابتًا، وهذا يعني أنّ المجموع الجبري 

  للتغيّر في طاقة الحركة والتغيّر في طاقة الوضع الكهربائية يساوي صفرًا، ويُمكن صياغة ذلك بالعلاقة:

                                                       ΔKE + ΔPE = 0
فإذا تحركت شحنة نقطية موجبة أو سالبة تحت تأثير القوة الكهربائية فقط وباتّجاهها؛ فإنّ ذلك يؤدي إلى نقصان

 طاقة الوضع الكهربائية المختزنة في الشحنة، مقابل زيادة مساوية في طاقتها الحركية.

 الشغل المبذول في نقل شحنة من نقطة إلى أخرى في مجال كهربائي؛ يعتمد على فرق الجهد الكهربائي بين

النقطتين، ويُختزن على شكل طاقة وضع كهربائية.