आवेशों के निकाय की स्थितज ऊर्जा

Potential Energy for a system of charges

आवेशों की एक प्रणाली की स्थितिज ऊर्जा अनंत दूरी से आवेशों को एक साथ लाने में किया गया कार्य है। यह आवेशों के बीच आकर्षक या प्रतिकारक बल का माप है।

आवेशों की एक प्रणाली की संभावित ऊर्जा निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी गई है:

यू = के * क्यू1 * क्यू2 / आर

कहाँ:

यू स्थितिज ऊर्जा है

k कूलम्ब स्थिरांक है

q1 और q2 दो कणों के आवेश हैं

r दो कणों के बीच की दूरी है

आवेशों की प्रणाली की स्थितिज ऊर्जा सदैव ऋणात्मक होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि दो आवेशों के बीच का बल हमेशा आकर्षक या प्रतिकारक होता है, और जब आवेश एक साथ आते हैं तो बल के विरुद्ध कार्य किया जाता है।

आवेशों की प्रणाली की स्थितिज ऊर्जा का उपयोग आवेशों के बीच विद्युत क्षेत्र की गणना के लिए किया जा सकता है। विद्युत क्षेत्र प्रति इकाई आवेश पर लगने वाला बल है, और यह निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

ई = -डीयू/डॉ

जहाँ:

ई विद्युत क्षेत्र है

dU संभावित ऊर्जा में परिवर्तन है

dr आवेशों के बीच की दूरी में परिवर्तन है

विद्युत क्षेत्र सदैव उच्च स्थितिज ऊर्जा वाले बिंदु से निम्न स्थितिज ऊर्जा वाले बिंदु की ओर निर्देशित होता है।

आवेशों की एक प्रणाली की संभावित ऊर्जा भौतिकी के कई क्षेत्रों, जैसे इलेक्ट्रोस्टैटिक्स, इलेक्ट्रोडायनामिक्स और प्लाज्मा भौतिकी में एक उपयोगी अवधारणा है।

यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि भौतिकी में आवेशों की प्रणाली की संभावित ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाता है:

• संधारित्र की धारिता संधारित्र की प्लेटों पर आवेशों की स्थितिज ऊर्जा से निर्धारित होती है।
• आवेशों की एक प्रणाली के कारण विद्युत क्षेत्र की गणना विभव की ऋणात्मक प्रवणता लेकर की जा सकती है।
• किसी विद्युत क्षेत्र में किसी आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में किया गया कार्य दोनों बिंदुओं के बीच संभावित अंतर के गुणा गुणा के बराबर होता है।