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विद्युत विभव किसे कहते हैं

विद्युत विभव किसे कहते हैं :- विद्युत विभव (V), विद्युत क्षेत्र में एक बिंदु पर प्रति इकाई आवेश की विद्युत स्थितिज ऊर्जा की मात्रा है। सरल शब्दों में, यह हमें बताता है कि इकाई धनात्मक आवेश को संदर्भ बिंदु (सामान्यतः अनंत) से विद्युत क्षेत्र में एक विशिष्ट बिंदु तक ले जाने के लिए कितना कार्य करना पड़ता है।

विद्युत विभव किसे कहते हैं/विद्युत विभव की परिभाषा

“विद्युत क्षेत्र में किसी बिंदु पर विद्युत विभव को, किसी बाह्य बल द्वारा प्रति इकाई धनात्मक आवेश को क्षेत्र के विरुद्ध, बिना त्वरण के, अनंत से उस बिंदु तक लाने में किए गए कार्य के रूप में परिभाषित किया जाता है।”

विद्युत विभव किसे कहते हैं/विद्युत विभव का सूत्र

यदि विद्युत क्षेत्र के विरुद्ध एक धनात्मक परीक्षण आवेश q_o को अनंत से बिंदु P तक ले जाने के लिए W_∞P कार्य किया जाता है, तो बिंदु P पर विद्युत विभव :

$\displaystyle V=\frac{{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{ext.}}}{{{q}_{o}}}$

विद्युत विभव के SI मात्रक वोल्ट (V) है। एक वोल्ट एक जूल प्रति कूलॉम के बराबर होता है :

$\displaystyle 1V=\frac{1J}{1C}$

1 वोल्ट की परिभाषा :- “यदि एक कूलॉम धनावेश को बिना त्वरण के विद्युत क्षेत्र के विरुद्ध किसी बाह्य बल द्वारा अनंत से किसी बिंदु तक ले जाने में एक जूल कार्य किया जाता है, तो उस बिंदु पर विभव को एक वोल्ट कहते हैं।”

विमायें :-

$\displaystyle \left[ V \right]=\left[ \frac{W}{q} \right]=\frac{\left[ M{{L}^{2}}{{T}^{-2}} \right]}{\left[ AT \right]}$

$\displaystyle \therefore \left[ V \right]=\left[ M{{L}^{2}}{{T}^{-3}}{{A}^{-1}} \right]$

नोट :-

(i) विद्युत विभव एक अदिश राशि है, इसका मान धनात्मक, ऋणात्मक या शून्य हो सकता है।

(ii) किसी बिंदु पर विद्युत विभव को संदर्भ बिंदु (अर्थात अनंत) से उस बिंदु तक एक कूलॉम आवेश को लाने में विद्युत क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य के ऋणात्मक के बराबर भी परिभाषित किया जा सकता है।

$\displaystyle V=\frac{-{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{Electric\text{ }Field}}}{{{q}_{o}}}$

(iii) धनात्मक आवेश के कारण विद्युत विभव सदैव धनात्मक होता है तथा ऋणात्मक आवेश के कारण विद्युत विभव अनंत को छोड़कर सदैव ऋणात्मक होता है (V_∞ = 0 लेते हुए)।

(iv) यदि किसी आवेशित कण को विद्युत क्षेत्र में विरामावस्था से मुक्त किया जाए, तो आवेशित कण पर विद्युत क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में वृद्धि के बराबर होता है।

$\displaystyle {{\left( {{W}_{P\infty }} \right)}_{Electric\text{ }Field}}=-{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{Electric\text{ }Field}}=-\left[ -{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{ext.}} \right]={{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{ext.}}$

$\displaystyle \Rightarrow {{\left( {{W}_{P\infty }} \right)}_{Electric\text{ }Field}}=q{{V}_{P}}$

अब कार्य ऊर्जा प्रमेय से,

$\displaystyle {{\left( {{W}_{P\infty }} \right)}_{Electric\text{ }Field}}=\Delta K={{K}_{\infty }}-{{K}_{P}}={{K}_{\infty }}-0={{K}_{\infty }}$

अतः,

$\displaystyle {{\left( {{W}_{P\infty }} \right)}_{Electric\text{ }Field}}={{K}_{\infty }}=q{{V}_{P}}$

(v) विद्युत क्षेत्र की दिशा में विभव घटता है।

उदाहरण 1.

2μC आवेश को विद्युत क्षेत्र में अनंत से एक बिंदु तक बिना उसके वेग में परिवर्तन किए ले जाया जाता है। यदि विद्युत स्थैतिक बलों के विरुद्ध किया गया कार्य -40μJ है, तो उस बिंदु पर विभव ज्ञात कीजिए।

हल :

$\displaystyle V=\frac{{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{ext.}}}{{{q}_{o}}}=\frac{-40\mu }{2\mu }=-20Volt$

उदाहरण 2.

जब 10μC आवेश को अनंत से विद्युत क्षेत्र में किसी बिंदु पर लाया जाता है, तो यह पाया गया कि विद्युत बल द्वारा किया गया कार्य -10μJ है। यदि आवेश को दोगुना कर दिया जाए और बिना त्वरण के अनंत से पुनः उसी बिंदु पर ले जाया जाए, तो विद्युत क्षेत्र द्वारा तथा विद्युत क्षेत्र के विरुद्ध किए गए कार्य का मान ज्ञात कीजिए।

हल :

$\displaystyle V=\frac{-{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{Electric\text{ }Field}}}{{{q}_{o}}}=\frac{-\left( -10\mu \right)}{10\mu }=1Volt$

अतः यदि अब आवेश को दोगुना कर दिया जाए और अनंत से उसी बिंदु पर बिना त्वरण के ले जाया जाए तो,

$\displaystyle V=\frac{{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{ext.}}}{{{q}_{o}}}\text{ }\Rightarrow \text{ 1}=\frac{{{\left( {{W}_{\infty P}} \right)}_{ext.}}}{20\mu }$