الیکٹرک پوٹینشل، الیکٹرو سٹیٹکس اور فزکس میں ایک بنیادی تصور، یہ سمجھنے کے لیے اہم ہے کہ برقی میدان چارج شدہ اشیاء کے ساتھ کیسے تعامل کرتے ہیں۔ یہ سبق برقی صلاحیت کے تصور، اس کی پیمائش کیسے کی جاتی ہے، اور مختلف طبعی سیاق و سباق میں اس کی اہمیت کو دریافت کرے گا۔
الیکٹرک پوٹینشل دوسرے چارجز کی موجودگی کی وجہ سے برقی میدان میں ایک مخصوص نقطہ پر فی یونٹ چارج ہونے والی ممکنہ توانائی ہے۔ یہ ایک اسکیلر مقدار ہے، یعنی اس کی وسعت ہے لیکن اس کی کوئی سمت نہیں ہے، اور اسے وولٹ (V) میں ماپا جاتا ہے۔ کسی نقطہ پر برقی پوٹینشل (V) کی تعریف اس کام سے ہوتی ہے جو کسی اکائی کے مثبت چارج کو کسی حوالہ نقطہ (اکثر لامحدودیت پر) سے بغیر کسی سرعت کے اس مقام تک لے جانے میں کیے گئے کام (W) سے ہوتی ہے۔
الیکٹرک پوٹینشل کا فارمولا بذریعہ دیا گیا ہے:
\(V = \frac{W}{q}\)جہاں \(V\) برقی پوٹینشل ہے، \(W\) جولز میں کیا جانے والا کام ہے، اور \(q\) کولمبس میں چارج ہے۔
الیکٹرک فیلڈ کسی چارج شدہ چیز کے ارد گرد ایک خطہ ہے جہاں دوسرے چارجز ایک قوت کا تجربہ کرتے ہیں۔ برقی پوٹینشل اور برقی میدان (E) کے درمیان تعلق براہ راست ہے اور اس کا اظہار اس طرح کیا جا سکتا ہے:
\(E = -\nabla V\)یہ مساوات ظاہر کرتی ہے کہ برقی میدان برقی پوٹینشل کا منفی میلان ہے۔ آسان الفاظ میں، اس کا مطلب ہے کہ برقی میدان اس سمت کی طرف اشارہ کرتا ہے جہاں برقی صلاحیت سب سے تیزی سے کم ہوتی ہے۔
برقی پوٹینشل \(V\) ایک فاصلے پر \(r\) پوائنٹ چارج \(Q\) سے طے کیا جاتا ہے کولمب کے قانون سے اور اس کے ذریعے دیا جاتا ہے:
\(V = \frac{kQ}{r}\)جہاں \(k\) کولمب کا مستقل ہے (تقریبا \(9 \times 10^9 N\cdot m^2/C^2\) )، \(Q\) چارج ہے، اور \(r\) ہے چارج سے فاصلہ یہ فارمولہ یہ سمجھنے میں مدد کرتا ہے کہ پوائنٹ چارج سے فاصلے کے ساتھ پوٹینشل کس طرح مختلف ہوتا ہے۔
مساوی سطحیں خیالی سطحیں ہیں جہاں ہر نقطے کی برقی صلاحیت یکساں ہوتی ہے۔ یہ سطحیں برقی فیلڈ لائنوں کے لیے کھڑی ہیں اور برقی میدانوں اور صلاحیتوں کو دیکھنے میں مدد کرتی ہیں۔ ایک پوائنٹ چارج کی صورت میں، مساوی سطحیں چارج کے ارد گرد مرکوز متمرکز دائرے ہیں۔
الیکٹرک پوٹینشل انرجی وہ توانائی ہے جو چارج شدہ چیز کو برقی میدان میں اس کی پوزیشن کی وجہ سے حاصل ہوتی ہے۔ یہ مساوات کے ذریعہ برقی صلاحیت سے متعلق ہے:
\(U = qV\)جہاں \(U\) برقی پوٹینشل انرجی ہے، \(q\) چارج ہے، اور \(V\) برقی پوٹینشل ہے۔ یہ اس بات پر روشنی ڈالتا ہے کہ کس طرح ممکنہ توانائی اور برقی صلاحیت ایک دوسرے سے منسلک ہیں، ممکنہ توانائی چارج اور اس کی صلاحیت کی پیداوار ہے۔
مثال 1: ایک پوائنٹ چارج سے الیکٹرک پوٹینشل کا حساب لگانا
ویکیوم میں رکھے ہوئے \(2\times10^{-6}\) کولمبس کے پوائنٹ چارج پر غور کریں۔ چارج سے 1 میٹر دور الیکٹرک پوٹینشل \(V\) تلاش کرنے کے لیے:
\(V = \frac{kQ}{r} = \frac{9 \times 10^9 \cdot 2\times10^{-6}}{1} = 18 \, \textrm{وولٹ}\)یہ حساب ظاہر کرتا ہے کہ چارج سے فاصلے اور خود چارج کی شدت کے ساتھ کس طرح ممکنہ تبدیلیاں آتی ہیں۔
مثال 2: ڈوپول کے ارد گرد مساوی سطحوں کو سمجھنا
برقی ڈوپول دو مساوی اور مخالف چارجز پر مشتمل ہوتا ہے جو کچھ فاصلے سے الگ ہوتے ہیں۔ ڈوپول کے ارد گرد مساوی سطحیں مرتکز نہیں ہوتیں بلکہ پیچیدہ نمونوں کی تشکیل کرتی ہیں، جس سے یہ واضح ہوتا ہے کہ چارجز کے زیادہ پیچیدہ انتظامات میں برقی میدان اور پوٹینشل کس طرح مختلف ہوتے ہیں۔
برقی صلاحیت طبیعیات اور مختلف تکنیکی ایپلی کیشنز دونوں میں ایک بنیاد کا تصور ہے۔ بجلی، مقناطیسیت، اور سرکٹ تھیوری جیسے مظاہر کو سمجھنے کے لیے یہ بہت ضروری ہے۔ ٹیکنالوجی میں، سادہ سرکٹس سے لے کر جدید کمپیوٹنگ سسٹم تک، برقی اور الیکٹرانک آلات کی ڈیزائننگ اور تجزیہ کے لیے برقی صلاحیت ضروری ہے۔
آخر میں، الیکٹرک پوٹینشل چارج شدہ ذرات پر برقی شعبوں کے اثر کو کم کرنے کا ایک طریقہ پیش کرتا ہے، جو الیکٹرو سٹیٹکس اور الیکٹرانکس کے مطالعہ اور اطلاق میں ایک بنیادی آلہ فراہم کرتا ہے۔
