정전기 또는 전위는 주어진 전기장에서 한 위치에서 다른 위치로 이동하기 위해 전하에 의해 수행 된 총 작업으로 정의됩니다. 전위는 스칼라 수량입니다. 다음 기사에서는 전기 및 전하의 기본 개념을 이해할 것입니다. 우리는 왜 단단한 구체의 전위가 구의 표면의 전위보다 큰지를 추가로 확립 할 것입니다.
전기장
전기장은 공간의 하전 입자 주위의 필드 또는 영역으로 정의되며,이 필드의 입자는 각각의 전하의 특성에 따라 인력과 반발력의 힘을 경험합니다.
다음 도출로 전기장을 이해해 보자.
원래 포인트 O에 배치 된 점 전하 Q를 고려하십시오. 또한 다른 지점에서 점 전하 Q를 고려하십시오. P 점 P와 원점 P 점 O 사이의 거리가 r,
라고 가정하자.그런 다음,
op =r,
그런 다음 Coulomb의 법칙에 따르면, 원산지 지점 O의 전하 Q는 Point P의 점 전하 Q에 힘을 적용 할 것임을 알고 있습니다. 포인트 충전 Q가 P에서 제거되면 전하 Q가 주변 영역에서 전기장을 생성 할 것임을 알 수 있습니다.
주변 영역의 r 지점에서 지점에서 지점에서 전하 Q에 의해 생성 된 전기장은
로 제공됩니다.e (r) =(1/4πε0.q/r2) r;
여기, 벡터 | r | 원점에서 지점에서 지점의 방향을 향한 단위 벡터입니다.
정전기 전위
정전기 전위 또는 전위는 전기장의 포인트 전하를 한 지점에서 다른 지점으로 이동하기 위해 수행 된 총 작업량으로 정의됩니다.
다음 도출에 의해 정전기 전위의 개념을 이해합시다. 포인트 충전이있는 시스템을 고려하십시오.
테스트 요금이 Q 인 경우 충전의 잠재적 에너지는 수행 된 작업 측면에서 정의됩니다.
수행 된 작업은 Q에 비례하고 모든 지점에서 적용되는 힘의 양은 QE 일 것입니다. 여기서 E는 전하 시스템의 해당 지점의 전기장입니다.
단위 테스트 충전 Q 당 완료된 총 작업은 전기장과 관련된 전기장의 특징입니다. 이것은 우리에게 포인트 전하에 대한 정전기 전위 v에 대한 설명을 제공합니다. 고려 된 전기장 시스템에서 포인트 충전이 점 P에서 포인트 r로 이동했다고 가정 해 봅시다.
외부 힘에 의해 수행 된 작업은
에 의해 주어집니다vp - vr =(up - ur) / q,
고체 구체 내부의 전위
고체 구체 내에서 전위의 중요성을 이해하려면 전위에 대한 표현을 도출하겠습니다.
반경 R의 큰 구형 전도성 구를 고려 하고이 구체에 전하 Q가 적용됩니다. 전하가 구체에 균일하게 퍼졌다고 가정합시다.
우리가 알다시피, 구 외부의 총 전기장은 구의 중심에서 점 전하 Q와 같고 구체 내부의 필드는 0이됩니다. 따라서 구 외부의 정전기 전위는 점 전하이며 구체 내부는 구의 반경이 R이면 상수입니다.
따라서 우리는
를 가지고 있습니다전하 Q가있는 구체 내부의 정전기 전위는 일정한
에 의해 제공됩니다.=1 / 4πε0.q / r.
작은 전하 Q와 반경 R이있는 작은 구가 구 안에 포함되어 있으며 중앙에 놓습니다.
작은 구로 인한 잠재력은
에 의해 주어질 것입니다=1 / 4πε0. (q / r).
반경 r의 큰 쉘의 경우
=1 / 4πε0.q / r.
총 전위 V와 전위차는
에 의해 주어진다.v (r) =1/4πε0. (q/r + q/r),
v (r) =1/4πε0. (q/r + q/r),
총 정전기 전위는
에 의해 주어진다v (r) - v (r) =1/4πε0 (1/r - 1/r).
전하 Q가 양전하라고 생각합시다. 충전량 q는 반경 R이있는 더 큰 구에 축적됩니다. 양전하가 있어도 고체 내부 구체는 항상 더 높은 잠재력에 있습니다.
차이,
v (r) - v (r) =+ve.
결론
전하의 전기장은 점 전하가 매력과 반발력의 힘을 경험하는 시스템에 의해 생성 된 필드로 정의됩니다. 전위 또는 정전기 전위는 포인트 충전이 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 데 필요한 전기장에서 수행되는 총 작업량입니다.
균일 한 고체 구에서, 구체 내의 전하는 항상 고체 구 표면의 전위보다 큽니다. 위의 기사에서, 우리는 고체 표면 내부의 전위의 도출과 중요성을 조사합니다.
