پتانسیل الکتریکی دیسک بار سطحی یکنواخت

امین خواصی فروردین ۱, ۱۳۹۵ ۱۰:۰۰ قبل از ظهر

ویدئو های بیشتر

پتانسیل الکتریکی

از آنجا که کرل میدان الکتریکی برابر صفر است می توان میدان الکتریکی را به صورت منفی گرادیان یک میدان اسکالر نوشت. این میدان اسکالر را پتانسیل الکتریکی می نامند. تعبیر فیزیکی پتانسیل الکتریکی عبارتست از کار لازم برای جابه جایی بار واحد در میدان الکتریکی. بنابراین واحد پتانسیل الکتریکی ژول بر کولن و معادل با ولت است.

اختلاف پتانسیل الکتریکی در مسائل الکترواستاتیک خوش تعریف است زیرا برابر انتگرال میدان الکتریکی روی یک مسیر می باشد و در مسائل الکترواستاتیک این انتگرال مستقل از مسیر است. اما گاه ساده تر است نقطه ای را به عنوان مرجع پتانسیل برگزینیم و پتانسیل الکتریکی را در تمام فضا نسبت به آن نقطه تعریف کنیم. یک انتخاب طبیعی برای مرجع پتانسیل بی نهایت است. البته در مسائلی که توزیع بار تا بی نهایت گسترده شده است انتخاب بی نهایت به عنوان مرجع پتانسیل دردسرزا است. در این مسائل نقطه دیگری را به عنوان مرجع پتانسیل باید در نظر گرفت.

با وجود آنکه میدان الکتریکی سه مولفه دارد اما تمام اطلاعات آن در یک میدان اسکالر با یک مولفه فشرده شده است یعنی با داشتن پتانسیل الکتریکی در تمام فضا می توان میدان الکتریکی را در تمام فضا محاسبه کرد. در واقع باید توجه داشت که مولفه های میدان الکتریکی از یکدیگر مستقل نیستند و از طریق رابطه صفر بودن کرل میدان الکتریکی به یکدیگر مرتبط هستند. بنابراین استفاده از پتانسیل الکتریکی می تواند حل مسائل الکترواستاتیک را ساده تر کند زیرا کارکردن با یک میدان اسکالر بسیار ساده تر از یک میدان برداری است.

در مورد پتانسیل الکتریکی دو نکته نیز باید ذکر شود یکی آنکه جمع آثار برای پتانسیل الکتریکی برقرار است و دیگر آن که سطوح هم پتانسیل بر خطوط میدان الکتریکی عمود هستند.