در این مطلب به بررسی چند مبحث اساسی الکتریسیته می پردازیم:قانون کولن، میدان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی و انرژی پتانسیل الکتریکی
- قانون کولن
این قانون اندازه نیرویی که دو بار الکتریکی به هم وارد می کنند را مشخص می کند.برای مثال اگر دو بار با فاصله r و اندازه های q1 و q2 داشته باشیم نیرویی که به یکدیگر وارد میکنند برابر است با:
$$F=k\frac{q_1q_2}{r_{12}^2} , k=\frac{1}{4\pi\epsilon_0}$$
- میدان الکتریکی
روش های مختلفی برای پیدا کردن میدان الکتریکی وجود دارد که ما در این جا از این روش برای هر بار استفاده می کنیم.در واقع در این جا یک بار فرضی به نام بار آزمون در نظر می گیریم و تقسیم بر مقدار بار آزمون(q2) می کنیم.
$$E=\frac{F}{q_2} , E=\frac{kq_1}{r^2}$$
- پتانسیل الکتریکی
بعد از این که میدان را حساب کردیم طبق معادله زیر پتانسیل را برای بار نقطه ای q1 پیدا می کنیم:
$$v=-\int E dr$$
$$v=\frac{kq_1}{r}$$
- انرژی پتانسیل الکتریکی
پتانسیل تنها به مبدا و مکان نیاز دارد و تا زمانی که ذرات بار دار وجود دارند پتانسیل هم تعریف می شود.اما انرژی پتانسیل به علت این که برای یک ذره تعریف می شود همواره نیاز به یک پتانسیل الکتریکی و یک بار مقصد دارد. برای مثال پتانسیل الکتریکی اطراف یک جسم بار دار را می توان حساب کرد ولی برای انرژی ابتدا باید ذره ی باردار دیگری باشد تا نیرو به آن وارد شود و نیرو باعث ایجاد انرژی شود.
$$v=\frac{kq_1}{r}$$
$$U=vq \rightarrow U=\frac{kqq_1}{r}$$
