مقياس طاقة الوضع الكهربائية في دائرة كهربائية كاملة هو

مقياس طاقة الوضع الكهربائية في دائرة كهربائية كاملة هو ؟، حيث طاقة الوضع الكهربائية هي نوع من أنواع الطاقة الإلكتروستاتية، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن طاقة الوضع الكهربائية، كما وسنوضح كافة مقاييس ووحدات هذه الطاقة، مع ذكر كيفية التحويل بين وحدات هذه الطاقة الكهربائية.

ما هي طاقة الوضع الكهربائية

طاقة الوضع الكهربائية (بالإنجليزية: Electric Potential Energy)، وتسمى ايضاً بإسم الطاقة الكامنة الكهروستاتيكية، وهي طاقة كامنة تنتج من قوى كولوم المحافظة، وترتبط بتكوين مجموعة معينة من شحنات النقاط داخل النظام الكهربائي المحدد، وقد يكون لجسم ما طاقة كامنة كهربائية بفضل عاملين أساسيين، وهما كالأتي:[1]

• شحنة الجسم الكهربائية.
• موقع الجسم النسبي بالنسبة للأجسام الأخرى المشحونة كهربائياً.

في الواقع يستخدم مصطلح طاقة الوضع الكهربائي لوصف الطاقة الكامنة في الأنظمة ذات المجالات الكهربائية المتغيرة زمنياً، أي الأنظمة الكهربائية التي تتغير مع الزمن، بينما يستخدم مصطلح طاقة الوضع الكهروستاتيكي لوصف الطاقة الكامنة في الأنظمة ذات المجالات الكهربائية غير المتغيرة مع الزمن، ويتم تعريف طاقة الوضع الكهربائي لنظام الشحنات النقطية بأنها الشغل الفيزيائي المطلوب لتجميع نظام الشحنات هذه عن طريق تقريبها من بعضها البعض، ويرمز للطاقة الكامنة الكهروستاتيكية في المعادلات والصيغ الرياضية بالرمز UE، أما الشحنات النقطية فيرمز لها بالرمز q والموضع يرمز له r، والمجال الكهربائي E، أما الشغل الكهربائي الذي تقوم به القوة الكهروستاتيكية لإحضار الشحنة النقطية من الموضع المرجعي يرمز له بالرمز W.

شاهد ايضاً: من تطبيقات القوة الدافعة الكهربائية الحثية emf

مقياس طاقة الوضع الكهربائية في دائرة كهربائية كاملة هو

إن مقياس طاقة الوضع الكهربائية في دائرة كهربائية كاملة هو الجول (بالإنجليزية: Joule)، بينما الذي يؤثر على هذه القيمة هو الجهد الكهربائي، حيث إن الجهد الكهربائي هو القوة الدافعة الكهربائية، وهو كمية الطاقة الدافعة للإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب، وينتج عن هذه الحركة تحويل الطاقة الكهربائية إلى أنواع آخرى من أنواع الطاقة، ويقاس الجهد الكهربائي بوحدة الفولت، ويرمز لهذه الوحدة بالرمز V أو بالرمز العربي ف، بينما تقاس طاقة الوضع الكهربائية بوحدة الجول بالرمز J، أو بوحدة الإلكترون فولت بالرمز eV، ويتم التحويل بين الوحدتين عن طريق الصيغ الرياضية التي تعبر عن مقدار وحدة الجول مقارنة بوحدة الإلكترون فولت، حيث إن كل واحد إلكترون فولت يساوي حوالي 1.602 × 10^-19 جول، وفي ما يلي القانون الرياضي المستخدم للتحويل من وحدة الإلكترون فولت إلى وحدة الجول، وهو كالأتي:[2]

القيمة بوحدة الجول = القيمة بوحدة الإلكترون فولت × 1.602 × 10^-19

في ما يلي بعض الأمثلة العملية على طريقة التحويل من وحدة الإلكترون فولت إلى وحدة الجول:

• المثال الأول: تحويل 4.5 إلكترون فولت إلى وحدة الجول
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 4.5 إلكترون فولت
  القيمة بوحدة الجول = القيمة بوحدة الإلكترون فولت × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 4.5 × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 7.20 × 10^-19 جول
  4.5 إلكترون فولت ≈ 7.20 × 10^-19 جول
• المثال الثاني: تحويل 12 إلكترون فولت إلى وحدة الجول
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 12 إلكترون فولت
  القيمة بوحدة الجول = القيمة بوحدة الإلكترون فولت × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 12 × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 1.922 × 10^-18 جول
  12 إلكترون فولت ≈ 1.922 × 10^-18 جول
• المثال الثالث: تحويل 0.75 إلكترون فولت إلى وحدة الجول
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 0.75 إلكترون فولت
  القيمة بوحدة الجول = القيمة بوحدة الإلكترون فولت × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 0.75 × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 1.201 × 10^-19 جول
  0.75 إلكترون فولت ≈ 1.201 × 10^-19 جول
• المثال الرابع: تحويل 2.9 إلكترون فولت إلى وحدة الجول
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 2.9 إلكترون فولت
  القيمة بوحدة الجول = القيمة بوحدة الإلكترون فولت × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 2.9 × 1.602 × 10^-19
  القيمة بوحدة الجول = 4.646 × 10^-19 جول
  2.9 إلكترون فولت ≈ 4.646 × 10^-19 جول

شاهد ايضاً: كيف يصبح الجسم مشحون كهربائيا

التحويل من الجول إلى الإلكترون فولت لطاقة الوضع الكهربائية

يمكن التحويل من وحدة الجول لطاقة الوضع الكهربائية إلى وحدة الإلكترون فولت، عن طريق الصيغ الرياضية التي تعبر عن مقدار وحدة الجول مقارنة بوحدة الإلكترون فولت، حيث إن كل واحد جول يساوي حوالي 6.241 × ¹⁸10 إلكترون فولت، وفي ما يلي القانون الرياضي المستخدم للتحويل من وحدة الجول إلى وحدة الإلكترون فولت، وهو كالأتي:[3]

القيمة بوحدة الإلكترون فولت = القيمة بوحدة الجول × 6.241 × ¹⁸10

في ما يلي بعض الأمثلة العملية على طريقة التحويل من وحدة الجول إلى وحدة الإلكترون فولت:

• المثال الأول: تحويل 600 جول إلى وحدة الإلكترون فولت
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الجول = 600 جول
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = القيمة بوحدة الجول × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 600 × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 3.744 × ²¹10 إلكترون فولت
  600 جول ≈ 3.744 × ²¹10 إلكترون فولت
• المثال الثاني: تحويل 350 جول إلى وحدة الإلكترون فولت
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الجول = 350 جول
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = القيمة بوحدة الجول × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 350 × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 2.184 × ²¹10 إلكترون فولت
  350 جول ≈ 2.184 × ²¹10 إلكترون فولت
• المثال الثالث: تحويل 75 جول إلى وحدة الإلكترون فولت
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الجول = 75 جول
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = القيمة بوحدة الجول × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 75 × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 4.68 × ²⁰10 إلكترون فولت
  75 جول ≈ 4.68 × ²⁰10 إلكترون فولت
• المثال الرابع: تحويل 10 جول إلى وحدة الإلكترون فولت
  طريقة الحل:
  القيمة بوحدة الجول = 10 جول
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = القيمة بوحدة الجول × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 10 × 6.241 × ¹⁸10
  القيمة بوحدة الإلكترون فولت = 6.241 × ¹⁹10 إلكترون فولت
  10 جول ≈ 6.241 × ¹⁹10 إلكترون فولت

شاهد ايضاً: التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجالات المغناطيسية

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا أن مقياس طاقة الوضع الكهربائية في دائرة كهربائية كاملة هو الجول، كما ووضحنا بالتفصيل ما هي طاقة الوضع الكهربائية، وذكرنا بالخطوات التفصيلية طريقة التحويل بين وحدة الجول ووحدة الإلكترون فولت.