Електрически потенциал: свойства и упражнения

Потенциалелектрически или волтажелектрически е количеството на енергия необходимо за преместване a електрически заряд унитарна между две различни точки на регион с a електрическо поле. О потенциалелектрически това е физическа величина изкачвам се измерете в волта (V), което е еквивалентно на джаулиperкулон (J/C) в единици SI.

Прочетете също: Електростатика - какво е това, решени формули и упражнения

Свойства на електрическия потенциал

О потенциалелектрически е количеството на електрическа потенциална енергия, в джаули, за единица заряд, ин кулон. Разберете: заявявайки, че даден изход осигурява 110V на електрически потенциал е еквивалентно на това да кажем, че той дава 110 J енергия за всеки кулон на електрически заряд, преминаващ през неговите изводи.

Електрическият потенциал в точката, където зарядът Какво е е директнопропорционална към модула за електрическо натоварване Какво което го произвежда и обратно пропорционално на разстоянието д:

Когато се отдалечаваме от заряда q, електрическият потенциал намалява.

Както можете да видите на фигурата, всички петнана еднакво разстояние (червени линии) към генериращия товар (Q) са в същотопотенциалелектрически и следователно те се наричат еквипотенциали. THE формула използван за изчисляване на електрическия потенциал е това:

У – електрически потенциал (V)

В – електрически заряд (C)

к₀ – електростатична вакуумна константа (9.0.10⁹ N.m²/C²)

д – разстояние (м)

Електрическият потенциал може да допусне сигнали алгебричен, положителен и отрицателен,свързанидиректно като знак за зареждане което генерира потенциала и с разстоянието д до тази такса. Това означава, че в близост до електрически заредено тяло има безкрайно много стойности на електрическия потенциал, определени от разстоянието до този заряд. По този начин електрическият потенциал на заряда ще бъде точно равен на 0 само когато разстоянието между точката, където искате да измерите нулев потенциал, и заряда е безкрайно голямо.

Прочетете също: Електрически ток: формули и решени упражнения

Има и друг начин да дефинирате електрическия потенциал, като го свържете с електрическата потенциална енергия, ето как:

И_{Крактам} – електрическа потенциална енергия (J)

Дефиниция на електрически потенциал

Помислете, че а зарежданеелектрическиточенКакво е в точка THE на еднородно електрическо поле И, както е показано на фигурата, и след това се измества към точката Б.

Нека изчислим енергия необходимо, за да бъде таксата изместенмеждуВиепетнаА и Б, разделени от разстояние д. За да направим това, ще използваме определението на Работете:

Не забравяйте, че електрическа сила произведено от електрическото поле и действащо върху заряда q е равно на произведението на заряда q с електрическото поле E:

Обединявайки предишните формули, имаме различен израз за работата, извършена от електрическа сила:

След това трябва да си спомним каква е връзката между електрическото поле. И и електрическия потенциал У. Поради това:

Накрая намираме израз, използван за изчисляване на електрическия потенциал по отношение на извършената работа за изместване на електрическия заряд между точки A и B, както сега показваме:

Тъй като извършената работа за преместване на електрическия заряд между точки A и B е еквивалентна на количество електрическа енергия, което товарът е "придобил" или "загубил", електрическият потенциал може да се разбере като съотношение енергия към заряд, както е обяснено.

Прочетете също: Калориметрия - раздел на науката, който изучава топлообмена и неговите явления

Електрическият потенциал е важна физическа величина за изследване на електростатиката

Упражнения върху електрически потенциал

Въпрос 1) Между две заредени метални пластини, разположени на разстояние 10 cm една от друга, има електрическо поле от 500 V/m. Определете разликата в електрическия потенциал между тях.

а) 10V

б) 100V

в) 50V

г) 500V

д) 5000 V

Обратна връзка: буква C

Резолюция:

След като преобразуваме разстоянието между плочите, преобразувайки го в метри (10 cm = 0,1 m), ще използваме формулата, която свързва електрическото поле с потенциалната разлика, наблюдавайте:

Чрез показаното изчисление установихме, че потенциалната разлика между плочите е 50 V, така че правилната алтернатива е буквата c.

Въпрос 2) Прегледайте твърденията, свързани с електрическия потенциал:

I – Електрическият потенциал е скаларна величина.

II – Единицата за измерване на електрически потенциал е ампер (A).

III – Електрическият потенциал в определена точка от пространството е обратно пропорционален на квадрата на разстоянието до електрическия заряд.

IV – Единицата за измерване на електрически потенциал, според SI, е волта (V).

Вярно ли е(са):

а) I и II

б) I и IV

в) II и III

г) I, II и III

д) II, III и IV

Обратна връзка: буква Б

Резолюция:

Твърдения II и III са неверни, тъй като мерната единица е волта и електрическият потенциал е обратно пропорционален на разстоянието до товара. Следователно твърдения I и IV са правилни.

въпрос 3) Електрически заредена частица със заряд 2 mC (2.0.10^-3 C), претърпява работа от 5,0 J, когато се транспортира между две точки на електрическа верига. Определете потенциалната разлика между тези точки.

а) 3.0.10⁶ V

б) 4,5.10² V

в) 0.5.10³ V

г) 2.5.10^-3 V

д) 10.10^-4 V

Обратна връзка: буква D

Резолюция:

За да решите упражнението, просто използвайте формулата, която свързва електрическия потенциал и работата, спазвайте:

Според получения резултат верният отговор е буквата d.

От Рафаел Хелърброк
Учител по физика

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm