ولت و انرژی الکتریکی

ولت و انرژی الکتریکی:
همان طور که گفتیم، انرژی قابلیت انجام یک کار است که دارای واحد استانداری به نام «ژول» (Joule) است.

یک ژول انرژی، به صورت مقدار انرژی تعریف می شود که توسط جریان یک آمپری در ولتاژ یک ولت در یک ثانیه مصرف می شود.

می دانیم که جریان الکتریکی ناشی از حرکت بارهای الکتریکی در یک مدار الکتریکی است.

اما برای حرکت دادن بارهای الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر، به یک نیرو برای انجام دادن کار انتقال بارهای الکتریکی نیاز داریم. این نیرو همان ولتاژ الکتریکی در مدار است.

معمولا ولتاژ به صورت اختلاف پتانسیل الکتریکی موجود بین دو ترمینال یا نقطه مختلف از مدار یا باتری یا منبع تغذیه در نظر گرفته می شود.

ولتاژ از این جهت اهمیت بالایی دارد که نیروی مورد نیاز برای حرکت از یک نقطه به نقطه دیگر را فراهم می آورد و حرکت می تواند هم در جهت مستقیم و هم در جهت معکوس باشد.

ولتاژ یا اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مدار، برابر با یک ولت تعریف می شود، اگر از یک ژول انرژی هنگام جابه جایی یک کولن بار الکتریکی بین آن دو نقطه استفاده شود.

به عبارت دیگر، می توان گفت که اختلاف پتانسیل بین دو نقطه یا دو ترمینال برابر با کاری است که بر حسب ژول مورد نیاز است تا یک کولن بار را از نقطه A به نقطه B جابه جا کرد.

بنابراین ولتاژ را می توان به صورت زیر بیان کرد:

در رابطه فوق، ولتاژ بر حسب ولت، J برابر با کار یا انرژی بر حسب ژول و C بار بر حسب کولن است. بر اساس این رابطه، اگرJ=1 ژول وC=1 کولن باشد، آن گاهV برابر با 1 ولت خواهد بود.

مثال 1: ولتاژ الکتریکی
ولتاژ یک باتری را محاسبه کنید که 135 ژول انرژی را برای حرکت 15 کولن بار در یک مدار الکتریکی مصرف می کند؟

حل

برای حل این سوال می توان از رابطه زیر استفاده کرد:

بنابراین، در این سوال می توان دید که حرکت هر کولن بار الکتریکی تقریبا 9 ژول انرژی دارد.