تعريف فرق الجهد

الجهد الكهربائيُّ

عندما يتحرك جسمٌ مشحونٌ في مجالٍ كهربائيٍّ فإن طاقته تتغيَّر ويكتسب طاقةً حركيَّةً، وإذا أثَّرت فيه قوةٌ خارجيَّة وتسببت في حركته باتجاهٍ يعاكس اتجاه حركته، فإنَّه يكتسب طاقة وضع، وفي كلتا الحالتين يصاحب التَّغيُّر في موضع الجسم شغلٌ، وعند إزاحة الجسيم الذي شحنته q إزاحة متناهية في الصفر، فإنَّ الشغل الذي يبذله المجال على الجسيم يساوي:

∆w=F. ∆d= qE. ∆d

حيث إنَّ:

• Q: هي الشحنة الكهربائيَّة.
• F: القوَّة.
• E: شدة المجال الكهربائيّ.
• d: الإزاحة.
• W: الشغل المبذول لإزاحة الشحنة من النُّقطة A نحو النُّقطة B.

لكي تقوم قوةٌ بتحريك وحدة شحنةٍ موجبةٍ من النُّقطة A نحو النُّقطة B، فإنَّه تلزم قوةٌ qE لجذبها لمعادلة المجال الكهربائيِّ، وعليه فإنَّ الشُّغل المبذول في حمل شحنة الاختبار من A إلى B هو Fxd، ويعرَّف هذا الشُّغل على أنَّه فرق الجهد بين النُّقطتين A و B.

فرق الجهد الكهربائيِّ

فرق الجهد بين نقطتين (A و B) هو الشُّغل المبذول في حمل وحدة شحنة اختبارٍ موجبة من النُّقطة A إلى النُّقطة B، ويعبَّر عن فرق الجهد الكهربائيِّ رياضياً بالصُّورة التَّالية:

V(B)-V(A)=Ed

يعبَّرعن هذا الشُّغل بوحدة جول/كولوم أو بوحدة فولت (V)، وتمثل وحدة الفولت ما مقداره جول واحد من الطَّاقة التي تكتسبها كمية 1 كولوم من الإلكترونات، عندما تخرج من القطب السَّالب لمصدر الطَّاقة -الذي قد يكون البطَّارية مثلاً- نحو القطب الموجب منه، والجهد بالتَّعريف كميةٌ عدديةٌ غير متجهةٍ.

علاقة الجهد الكهربائيُّ بالتَّيار

ينشأ دائماً حقلٌ كهربائيٌّ إذا وجد جهدٌ كهربائيٌّ بين نقطتين، فإذا الجسيمات المشحونة كانت حرة الحركة ينشأ المجال الكهربائيُّ، وتكون شدة التَّيار في الأسلاك المعدنيَّة متناسبةً بشكلٍ طرديٍّ مع الجهد، ويصف ذلك قانون أوم الذي ينص: فلو كان الجهد الكهربائيُّ متناسباً مع التَّيار تناسباً طردياً، فإن المقاومة تكون ثابت التَّناسب.

U=R.I

حيث إنَّ:

• U: هي الجهد.
• I: التَّيار.
• R: المقاومة وثابت التَّناسب

سطوح تساوي الجهد

يمكن توزيع الجهد في حقلٍ كهربائيٍّ بيانياً عن طريق السُّطوح متساوية الجهد، ويسمى سطح الجسم الموصل سطح الجهد المتساوي، عندما تكون جميع النِّقاط الواقعة على سطح الموصل متساوية في جهدها، وبما أنَّ طاقة الوضع لجسمٍ مشحونٍ تكون متساويةً عند جميع النِّقاط لسطحٍ متساوي الجهد؛ فإنَّ ذلك يعني أنَّه لا يبذل أيَّ شغلٍ كهربائيٍّ عند تحريك جسمٍ مشحونٍ على طول خطٍّ متساوي الجهد أو مستوى متساوي الجهد، لأنَّ مثل هذه الحركة تكون متعامدةً مع خطوط القوَّة، أيَّ مع المجال الكهربائيُّ.