طاقة الوضع الكهربائية

طاقة الوضع الكهربائية أو طاقة الوضع الإلكتروستاتية هي في الأساس طاقة وضع تقاس بالجول وقد تم وصفها باستخدام قانون كولوم

التعريفعدل

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 :

 ,

الوحداتعدل

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 واحدعدل

طاقة الوضع الكهربائية لجسيم نقطي q في وجود جسيم نقطي Qعدل

 
طاقة الوضع الكهربائية لجسيم نقطي q في وجود جسيم نقطي Q.

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 Qiعدل

 
طاقة الوضع الكهربائية لجسيم نقطي q في وجود n جسيم نقطي Q2 charge system: 

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 النظامعدل

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 المنتظمعدل

وتحسب من العلاقة التالية :

 

الطاقة المخزنة في العناصر الإلكترونيةعدل

 
الطاقة المخزنة في العناصر الإلكترونية المكثف
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 أيضاًعدل

ملاحظاتعدل

  1. ^ 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.
  2. ^ 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.

المصادرعدل

  1. ^ Electromagnetism (2nd edition), I.S. Grant, W.R. Phillips, Manchester Physics Series, 2008 ISBN 0-471-92712-0
  2. ^ Halliday، David؛ Resnick, Robert؛ Walker, Jearl (1997). "Electric Potential". Fundamentals of Physics (الطبعة 5th). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-10559-7.