विधुत विभव (Electric Potential) , Potential Difference , Potential Gradient, Equipotantial Surface.

 विधुत विभव (Electric Potential)––

विधुत विभव से पहले हमे विधुत आवेश को समझना बहुत जरूरी है जिसके बारे में हमने पहले एक पोस्ट डाल रखी है जहां हमने हमने पढ़ा की कसी भी परमाणु मैं electrons पर आवेश होता है जो परमाणु के अंदर स्थिर होता है तथा जो मुक्त electrons  होते हैं वह गतिशील रहते हैं परंतु उनकी गति की कोई एक निश्चित दिशा नहीं होती है| परमाणु के अंदर free electrons  zig-zag गति करते रहते हैं | जिससे इलेक्ट्रान के बीच टक्कर के कारण स्थिरता बनी रहती है | 

विधुत विभव वह भौतिक राशि है जो वस्तुओं के अंदर उपस्थित आवेश को प्रवाहित होने के लिए एक निश्चित दिशा निर्धारित करती है | जिसके लिए विधुत क्षेत्र के विरुद्ध कार्य करना पड़ता है|

विधुत क्षेत्र में किसी एकांक आवेश को अनंत से किसी बिन्दु तक लाने में क्षेत्र के विरुद्ध किया गया कार्य, विधुत विभव कहलाता है | इसे V से दर्शाया जाता है तथा इसका मात्रक जूल/कूलॉम या वोल्ट होता है |

माना किसी परीक्षण आवेश q_०  को अनंत से किसी बिंदु तक लाने में विधुत क्षेत्र के विरुद्ध W  कार्य करना पड़ता है तो विधुत विभव

                       V = W/q_०  volt

विधुत क्षेत्र में किसी एकांक धन आवेश को अनंत से किसी बिन्दु तक लाने में किए गए कार्यW  तथा परीक्षण धन आवेश q_०  के अनुपात को विधुत विभव कहा जाता है|

विभवांतर( Potential Difference— 

विधुत क्षेत्र में किसी एकांक धन आवेश को किसी एक बिन्दु से दूसरे बिन्दु तक लाने में विधुत क्षेत्र के विरुद्ध किए गए कार्य को उन दोनों बिंदुओं के बीच  विभवांतर कहते हैं।

 

माना किसी विधुत क्षेत्र में उपस्थित एक परीक्षण आवेश q_० को किसी एक बिन्दुA से किसी दूसरे बिन्दु B तक विस्थापित करने में W_AB कार्य करना पड़ता है तो बिन्दु B तथा बिन्दु A के मध्य विभवांतर

                          V_B – V_A  = W_AB/q_० वोल्ट होगा|

इस प्रकर हम कह सकते हैं की विधुत आवेश एक एसी राशि है जिसमें स्वयं के कारण विधुत क्षेत्र में कोई परिवर्तन नहीं हो सकता इसमे परिवर्त लाने के लिए विधुत बल के विरुद्ध कार्य करना पड़ता है जिसे विधुत विभव का नाम दिया गया |

इलेक्ट्रॉन-वोल्ट(Electron-Volt)––

विधुत क्षेत्र में किसी एक electron  को एक बिन्दु से दूसरे बिन्दु तक ले जाने में जो कार्य करना पड़ता है, उस कार्य को 1Electron-Volt कहा जाता है| जबकि उन दोनों बिंदुओं के मध्य विभवान्तर 1 वोल्ट हो |

यदि A व B दो बिंदुओं के मध्य विभवांतर V_A- V_B हो तो परीक्षण आवेश पहले बिन्दु से दूसरे बिन्दु तक विस्थापित करने में किया गया कार्य, विभवांतर की परिभाषा के अनुसार, –––

           V_B – V_A  = W_AB/q_० वोल्ट

                     W  = q_० (V_B – V_A )

यदि V_B – V_A  = 1 वोल्ट हो तथा 

 W = 1 इलेक्ट्रॉन-वोल्ट होगा |

             अत: 1 इलेक्ट्रॉन-वोल्ट = 1.6×10^-19  जूल

विधुत विभव की विमा(Dimensional Formula of Electric Potential)–– विधुत विभव का

बिन्दु आवेश के कारण विधुत विभव––– 

 

माना किसी बिन्दु O पर कोई +q आवेश स्थित है जिसके कारण उत्पन्न विधुत क्षेत्र में O से r मीटर की दूरी पर एक बिन्दु P स्थित है जिस पर हमें विधुत विभव की गणना करनी है | माना आवेश +q से x मीटर दूर दो बिन्दु AB एक दुसरे से अल्प दूरी dx पर स्थित हैं जहां पार एक परीक्षण धन आवेश q₀  को रखा गया है |

q₀ को अनंत से बिन्दु A तक विस्थापित करने में किया गया कार्य W = बलF × विस्थापनd x 

यदि आवेश negative होगा तो विभव का मान भी negative ही होगा|

उपरोक्त सूत्र से स्पष्ट है की विधुत विभव आवेश से दूरी के  व्युत्क्रमनुपाती होता है | अत: दूरी बढ़ने का साथ साथ विभव का मान घटता जाता है |

विभव प्रवणता—

आवेश से दूरी पारिवर्तन के साथ विभव परिवर्तन की दर को विभव प्रवणता कहते हैं इसे dV/dr से व्यक्त किया जाता है |

समविभव पृष्ठ(Equipotential Surface)––

समविभव पृष्ठ एक एस पृष्ठ होता है जिसके सभी बिंदुओं पर विधुत विभव का मान एकसमान होता है |

निम्न तथ्यों पर ध्यान दीजिए ––––

1 समविभव पृष्ठ के प्रत्येक बिन्दु पर विभव समान होने के कारण इसके किन्ही दो बिंदुआओं के बीच विभवान्तर शून्य होता है|

2 शून्य विभवान्तर होने के कारण इस पृष्ठ मे कसी आवेश को एक बिन्दु से दूसरे बिन्दु तक ले जाने में किया गया कार्य भी शून्य होता है|

3 आवेश को विस्थापित करने में किया गया कार्य शून्य तभी हो सकता है जन विधुत क्षेत्र आवेश के लम्बवत हो , अत: विधुत क्षेत्र समविभव पृष्ठ के लम्बवत होता है |

4 दो समविभव पृष्ठ एक दूसरे को काट नहीं सकते |

5 किसी भी चालक की सतह एक समविभव पृष्ठ होती है 

| 

English Translate....

Electric Potential, Potential Difference, Potential Gradient, Equipotantial Surface.

bySparkle KnowledgeApril 29, 2021

 Electric potential -

Before electrical potential, it is very important for us to understand the electric charge, about which we have put a post before where we read that the charge on electrons in any atom which is constant inside the atom and the free electrons  are They are moving, but there is no definite direction of their movement. Free electrons   inside the atom keep zig-zag  moving. Due to which collision between electrons, stability is maintained.  

The electric potential is the physical amount that sets a certain direction for the charge inside the object to flow. For which work has to be done against the power sector.

The work done against the field in bringing a single charge in the electric field from infinity to a point , is called electrical potential. It is represented by V and its unit is joule / coulom or volt .

Let W be the work against the electric field to bring a test charge q 0 from infinity to a point, then the power potential   

                       V = W / q 0 volt 

The work done to bring a single positive charge in the electric field from infinity to a point W  and the ratio of the test positive charge q 0 is called the electric potential.  

Potential Difference— 

The work done against the electric field in bringing a single positive charge from one point to another point in the electric field is called the difference between those two points.

 

Let W AB work in displacing a test charge q 0 present in an electric field from one point A to another point B. Then the difference between point B and point A

                          V B - V A  = W AB / q will be 0 volts.

Thus we can say that electric charge is an AC amount in which no change in the electric field due to itself can be done, to change this, one has to work against the electric force, which is named as electric potential.

Electron-volts  -

The work that needs to be done to move one electron from one point to another point in the electric field is called 1 Electron-Volt. While the voltage between those two points is 1 volt. 

If the difference between two points A and B is V A - V B , then the work done in displacing the test charge from the first point to the second point is, according to the definition of the difference, -

           V B - V A  = W AB / q 0 volts

                     W = q 0 ( V B - V A )

If V B - V A  = 1 volt and 

 W  = 1 electron-volt.

             Thus, 1 electron-volt = 1.6 × 10 -19 joules 

Dimensional Formula Of Electric Potential - The electric potential

Electric potential due to point charge - 

 

Suppose a + q charge is located at a point O due to which there is a point P at a distance of r m from O in the generated electric field at which we have to calculate the power potential. Suppose the charge + q is x meters away from the two points AB at a short distance d x from each other, where a test positive charge q 0 is placed across it.  

The work done to displace q 0 from infinity to point A is W = force F × displacement d x  

If the charge is negative, then the value of potential will also be negative .

It is clear from the above formula that the electric potential is inversely proportional to the distance from the charge. Therefore, as the distance increases, the value of the voltage decreases.

Voltage gradient—

The rate of change of potential with change of distance from charge is called voltage gradient . It is expressed by dV / dr.

( Equipotential Surface) -

The equipotential page is an S page with the value of electric potential at all points the same.

Pay attention to the following facts.

1 Since the potential at each point of the equipotential surface is equal, the potential difference between any two points of it is zero.

Due to the zero voltage difference, the work done in moving a charge from one point to another point in this page is also zero.

3 The work done to displace the charge can be zero only if the mass field is perpendicular to the charge, so the electric field is perpendicular to the potential page.

4 Two equipotential pages cannot intersect.

5 The surface of any conductor is an equipotential surface.