الفيزياء 11 فصل ثاني

الحادي عشر خطة جديدة

icon

طاقة الوضع والجهد الكهربائي :

يُسمّى التغيّرُ في طاقة الوضع الكهربائيّة لوحدة الشحنات الموجبة عند انتقالها بين نقطتين في المجال الكهربائي فرقَ الجهد الكهربائي بين النقطتين.

V=PEq°

 

وبما أن شغل القوة الخارجية يساوي التغير في طاقة الوضع في الأنظمة المحافظة، فإن:

Wab=qVba

 

وتحسب طاقة الوضع الكهربائية من العلاقة:

 

PEb=qVb

اذن :

 

PE=W

 

الجهد الكهربائي الناشئ عن الشحنات نقطية :

 

الجهد الكهربائي عند نقطة تقع في مجال شحنة نقطية، يعتمد على موقع النقطة.

 

إن الشغل (Whالذي تبذله القوة الخارجية لنقل شحنة (q) من اللانهاية؛ حيث(PEi= 0) إلى النقطة (a) يعطى بالعلاقة:

 

W=kqQr

هذا الشغل يختزن على شكل طاقة وضع كهربائية في الشحنة، ومن تعريف الجهد الكهربائي:

V=PEq=Wq

وبتعويض(W) في المعادلة، واختصار (q):

 

V=kqQrq

فإن الجهد الكهربائي عند النقطة يعطى بالعلاقة:

V=kQr

 

فرق الجهد الكهربائي

 

الجهد الكهربائي عند نقطة لا يعتمد على الشحنة الموضوعة عند النقطة.

 

فإن طاقة الوضع المختزنة في الشحنة الموضوعة عند تلك النقطة تحسب من العلاقة:

PE=qV

يعتبر فرق الجهد الكهربائي بين نقتتين :

 

V=Vf-Vi

 

وبذلك فإن التغير في طاقة الوضع الكهربائية للشحنة() عند انتقالها بين النقطتين يعطى بالعلاقة:

PE=Vq=(vf -Vi)q

 

 

العلاقة بين الشغل والتغيّر في طاقة الوضع الكهربائيّة:

 

المجال الكهربائي يؤثر في الشحنات بقوة كهربائية، وهي قوة محافظة، ويكون شغل القوة المحافظة يساوي سالب التغير في طاقة الوضع.

WE=-PE=-(Vf-Vi)q

 

1-حفظ الطاقة الميكانيكية

عندما تكون القوة الكهربائية هي القوة الوحيدة المؤثرة في الشحنة، فإن مجموع الطاقة الميكانيكية للنظام يكون ثابتًا، أي أنّ الطاقة الميكانيكيةللنظام محفوظة، ويمكن صياغة ذلك بالعلاقة:

 

PE+KE=0

 

ومنها:

KE=-PE

 

2-شغل القوة الخارجية

 

لنقل شحنة بين نقطتين في المجال الكهربائي بسرعة ثابتة، يجب التأثير فيها بقوة خارجية مساوية للقوة الكهربائية في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه، كما يبين الشكل ، وفي هذه الحالة فإن الشغل الكلي المبذول على الشحنة يساوي صفرًا؛ من مبرهنة (الشغل-الطاقة الحركية):

 

WTotal=KE

 

وبما أن(KE=0)، فإن شغل القوة الخارجية (W)يساوي سالب شغل القوة الكهربائية، ويعطى العلاقة:

 

W=-WE=PE=(Vf-Vi)q