تشریح اختلاف پتانسیل

اگر شما علاقه‌مندید که بدانید معنی اختلاف پتانسیل الکتریکی چیست، این مقاله برایتان جذاب خواهد بود. این مفهوم یکی از بنیادی‌ترین مفاهیمی است که دانستن آن الزامی است. این مقاله را بخوانید تا تصویری از این مفهوم کلیدی از علم الکتریسیته در ذهن داشته باشید. ***
مقدماتی‌ترین مفهوم در علوم الکتریکی "اختلاف پتانسیل الکتریکی" است. اگر شما این مفهوم ساده را درک کنید، درک اکثر پیش رفتهای مدرن و کار بردهای عملی این علم، برایتان آسان‌تر می‌شوند. چون این مفهوم علت ایجاد کننده الکتریسیته یا جریانهایی است که هر وسیله‌ی الکتریکی را هدایت می‌کنند.
شما باید در درسهای مقدماتی فیزیک آموخته باشید که دو نوع بار وجود دارد: بار مثبت و بار منفی. بارهای همانند هم دیگر را دفع و بارهای غیر همانند هم دیگر را جذب می‌کنند. آنها این نیروی جاذبه و یا دافعه را در یک میدان الکتریکی به کار می‌گیرند که بار را محاصره می‌کند. هر باری که در مجاورت بار دیگر قرار می‌گیرد، یک نیروی جاذبه و یا دافعه‌ای را تجربه می‌کند.
بیاید یک بار مثبت آزمایشی را در یک میدان الکتریکی قرار دهیم. یک نیروی جاذبه توسط مرکز میدان الکتریکی، روی آن اعمال می‌شود. به همین دلیل، حرکت دادن این بار به دور از مرکز میدان الکتریکی نیازمند انجام کار است، درست مثل کاری که باید انجام شود تا هر چیزی در مقابل نیروی گرانشی زمین بالا رود. با تغییر مکان بار، کار انجام می‌شود، که این انرژی پتانسیل الکتریکی بار را افزایش می‌دهد. هر چه مقدار بار بیشتر باشد، کار بیشتری برای انتقال بار لازم است. بنا بر این، با حرکت بار از مرکز میدان، انرژی پتانسیل الکتریکی بار افزایش می‌یابد. پتانسیل، انرژی لازم برای انتقال یک واحد بار الکتریکی به یک نقطه خاص در یک میدان الکتریکی است. بنا بر این، هر قسمت روی میدان الکتریکی دارای یک پتانسیل الکتریکی متفاوت است، که تابعی از فاصله‌اش تا منبع بار میدان است.

تعریف

اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه، به سادگی انرژی لازم برای انتقال یک واحد بار بین این دو نقطه است که به وسیله ولت اندازه‌ گیری می‌شود. یک ولت به عنوان یک ژول در هر کولن تعریف می‌شود. تغییری که در انرژی پتانسیلی که به خاطر انتقال یک واحد بار از یک نقطه به نقطه دیگر رخ می‌دهد، هم می‌تواند تعریفی برای این مفهوم باشد. جریان‌های الکتریکی، از یک نقطه با پتانسیل الکتریکی بالا به نقطه‌‌ای با پتانسیل الکتریکی پایین، جریان پیدا می‌کنند. این درست مثل رفتار آبی است که همیشه به دنبال سطح خود می‌گردد. جریانها بین دو نقطه جاری می‌شوند که دارای یک اختلاف در پتانسیل الکتریکی باشند، تا این نا برابری را به تعادل بکشند.
با جاری شدن جریان بین دو نقطه، هر باری انرژی‌ای به دست می‌آورد که برابر با اختلاف پتانسیل بین آنها است. دو قطب هر باتری دارای یک اختلاف پتانسیل ما بین خود هستند، که در واحد ولت اندازه‌ گیری می‌شود. وقتی شما هر مداری را بین دو قطب باتری متصل می‌کنید، بار به منظور برابر ساختن عدم تعادل بار، از قطبی به قطب دیگر جاری می‌شود، و تا مساوی شدن اختلاف بین آنها ادامه می‌یابد.

نحوه محاسبه اختلاف پتانسیل الکتریکی

محاسبه آن با قانون اُهم انجام می‌شود. این قانون می‌گوید که ولتاژ بین دو نقطهِ‌ی یک رسانا، مادامی که خصوصیات فیزیکی‌اش ثابت باقی بماند، با جریان در حال عبور از آن رابطه مستقیم دارد. این قانون به شکل این معادله بیان می‌شود:
V=IR
جایی که V، اختلاف پتانسیل، I جریان عبوری و R عامل تناسب دائم است، که به نام مقاومت شناخته می‌شود. بنا بر این، با دانستن مقاومت و جریان در حال عبور یک رسانا، محاسبه اختلاف پتانسیل ممکن خواهد بود. دستگاه‌هایی به نام ولت ‌سنج وجود دارند، که می‌توان از آنها برای اندازه‌ گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه استفاده کرد. آنها ولتاژ را با تعیین جریان عبوری از آن رسانا، اندازه‌ گیری می‌کنند.
این ویژگی جریان الکتریکی به وجود آمده توسط پتانسیل الکتریکی است که انقلاب تکنولوژی مدرن را تقویت می‌کند و جلو می‌برد.