طاقة الوضع الكهربائية

معلومات عامة

التعريف الرياضي	${\displaystyle U=-\int _{{r}_{\rm {ref}}}^{r}q\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s} }$
التحليل البعدي	${\displaystyle {\mathsf {L}}^{2}{\mathsf {M}}{\mathsf {T}}^{-2}}$

تعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات

جزء من سلسلة مقالات حول
الكهرطيسية
كهرباء مغناطيسية تاريخ
السكونيات الكهربائية شِحنة كهربائية قانون كولوم موصل كثافة الشِحنة سماحية عزم ثنائي قطب حقل كهربائي كمون كهربائي تدفق كهربائي / طاقة الوضع تفريغ كهربائي قانون غاوس حث عازل استقطاب كهربائي كهرباء سكونية كهرباء الاحتكاك
السكونيات المغناطيسية قانون أمبير قانون بيوت - سافارت قانون غاوس المغناطيسي حقل مغناطيسي تدفق مغناطيسي عزم مغناطيسي نفاذية مغناطيسية كمون مغناطيسي قياسي مغنطة قوة محركة مغناطيسية كمون مغناطيسي متجه قاعدة اليد اليمنى
الديناميكا الكهربائية قوة لورنتس حث كهرومغناطيسي قانون فاراداي قانون لينز تيار الإزاحة معادلات ماكسويل حقل كهرومغناطيسي نبضة كهرومغناطيسية موجة كهرومغناطيسية موتر ماكسويل متجه بوينتنج كمون لينارد-فيتشرت معادلات جيفمنكو تيار دوامي معادلات لندن أوصاف رياضية للمجال الكهرومغناطيسي
الدارة الكهربائية تيار متردد سعة كهربية تيار مستمر تيار كهربائي تحليل كهربائي كثافة التيار قانون جول قوة دافعة كهربائية معاوقة محاثة قانون أوم دارة التوازي مقاومة رنان دارة التوالي جهد كهربائي دليل موجة
صياغة متغيرة موتر كهرومغناطيسي (موتر إجهاد-طاقة) تيار رباعي جهد رباعي كهرومغناطيسي
علماء أمبير بيو كولوم ديفي أينشتاين فاراداي فيزو غاوس هيفسايد هنري هيرتز هوبكنسون جيفمنكو جول لنز لينارد لورنتس ماكسويل نيومان أورستد أوم بوينتنج ريتشي سافار سينجر شتاينميتز تسلا كلفن فولتا فيبر ويتشرت بواسون
بوابة كهرطيسية
ع ن ت

طاقة الوضع الكهربائية أو طاقة الوضع الإلكتروستاتية هي في الأساس طاقة وضع تقاس بالجول وقد تم وصفها باستخدام قانون كولوم

يتم تعريف طاقة الوضع الكهربية لنقطة ما بأنها الشغل المبذول في تحريك وحدة الشحنات الكهربائية من اللانهاية إلى تلك النقطة (دون إحداث أي تغيير في الطاقة الحركية لها ) . بشرط اختيار نقطة مرجعية يكون الجهد عندها يساوي صفراً .

ويتم تعريف طاقة الوضع الكهربية U_E لجسيم نقطي q على بعد مسافة r من المجال الكهربي E بانها سالب الشغل المبذول W بواسطة القوة الكهروستاتيكية لجذبها من النقطة المرجعية r_ref^{[note 1]} إلي النقطة r ^{[1][2]:§25-1[note 2]}

${\displaystyle U_{\mathrm {E} }(\mathbf {r} )=-W_{r_{\rm {ref}}\rightarrow r}=-\int _{{r}_{mref}}^{r}q\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s} }$,

حيث E' هو الحقل الكهربائي . و ds هو متجهه الإزاحة بين النقطة المرجعية إلي النقطة r .
أو يمكن تعريفها باستخدام القانون التالي :

${\displaystyle U_{\mathrm {E} }(\mathbf {r} )=q\Phi (\mathbf {r} )}$,

في نظام الوحدات الدولي يتم قياس طاقة الوضع الكهربائية بوحدة الجول على اسم الفيزيائي الإنجليزي جيمس بريسكوت جول .
وفي نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية يتم القياس باستخدام إما وحدة الإرج أو الإلكترون فولت ورمزها eV حيث :
1eV = 1.602×10−19 J

نحسب طاقة الوضع الكهربائية U_E لجسيم نقطي q على بعد مسافة r من جسيم نقطي Q من المعادلة التالية :

${\displaystyle U_{E}(r)=k_{e}{\frac {qQ}{r}}}$,

حيث
${\displaystyle k_{e}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}}$ ويسمي ثابت كولوم .
r هي المسافة بين الجسيم النقطي q والجسيم النقطي Q .

طاقة الوضع الكهربائية U_E لجسيم نقطي q في وجود n جسيم نقطي Q_i اللازمة لتحريك وحدة الشحنات الكهربائية من اللانهاية إلى تلك النقطة . ويتم استخدام القانون التالي :

${\displaystyle U_{E}(r)=k_{e}q\sum _{i=1}^{n}{\frac {Q_{i}}{r_{i}}}}$,

حيث
${\displaystyle k_{e}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}}$ ويسمي ثابت كولوم .
r هي المسافة بين الجسيم النقطي q والجسيم النقطي Q .

طاقة الوضع الكهربائية المخزنة U_E في النظام تأتي من المعادلة التالية :

حيث
${\displaystyle \Phi (\mathbf {r} _{i})=\sum _{j=1}^{N(j\neq i)}k_{e}{\frac {q_{j}}{\mathbf {r} _{ij}}}}$,

حيث r_ij هي المسافة بين q_j و r_i .

وتحسب من العلاقة التالية :

${\displaystyle u_{e}={\frac {dU}{dV}}={\frac {1}{2}}\varepsilon _{0}\left|{\mathbf {E} }\right|^{2}.}$

بعد العناصر الإلكترونية يستطيع تحويل الطاقة من صورة إلى صورة آخرى . فعلى سبيل المثال تستطيع المقاومة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وهذا يسمي بقانون جول . ويتم حساب الطاقة المخزنة في المكثف من المعادلة :

${\displaystyle U_{E}={\frac {1}{2}}QV={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {Q^{2}}{2C}}}$

حيث :
C هي السعة الكهربية .
V هو فرق الجهد الكهربي .
Q هي الشحنة الكهربائية المخزنة في المكثف .

• الطاقة البحرية
• تجربة الطائرة الورقية
• قدرة التيار المتردد
• الريوستات السائل
• انقطاع الطاقة
• أزمة الكهرباء في الإكوادور عام 2009