Elektrisk potentiale: egenskaber og øvelser

Potentielelektrisk eller spændingelektrisk er mængden af energi behov for at flytte en elektrisk ladning enhed mellem to adskilte punkter i en region med en elektrisk felt. O potentielelektrisk det er en fysisk størrelse klatre måle ind volt (V), hvilket svarer til jouleomcoulomb (J/C) i enheder SI.

Læs også: Elektrostatik - hvad er det, løste formler og øvelser

Elektriske potentielle egenskaber

O potentielelektrisk er mængden af elektrisk potentiel energi, i joule, pr. ladeenhed, in coulomb. Forstå: at påstå, at en stikkontakt giver 110V af elektrisk potentiale svarer til at sige, at det giver efter 110 J energi for hver coulomb af elektrisk ladning, der passerer gennem dens terminaler.

Det elektriske potentiale på det punkt, hvor ladningen hvad er er direkteproportional til det elektriske belastningsmodul hvad der producerer det, og omvendt proportional med afstanden d:

Når vi bevæger os væk fra ladningen q, falder det elektriske potentiale.

Som du kan se på figuren, er alle pletterlige langt

(røde linjer) til den genererende belastning (Q) er i sammepotentielelektrisk og derfor kaldes de ækvipotentialer. DET formel brugt til at beregne det elektriske potentiale er dette:

U – elektrisk potentiale (V)

Q – elektrisk ladning (C)

k₀ – elektrostatisk vakuumkonstant (9.0.10⁹ N.m²/C²)

d - afstand (m)

Det elektriske potentiale kan indrømme signaler algebraisk, positiv og negativ,relaterededirekte synes godt om ladetegn der genererer potentialet og med afstanden d op til den afgift. Dette vil sige, at der i nærheden af ​​et elektrisk ladet legeme er uendeligt mange værdier af elektrisk potentiale, bestemt af afstanden til den ladning. På den måde vil et elektrisk potentiale af en ladning kun være nøjagtigt lig med 0, når afstanden mellem det punkt, hvor man vil måle et nulpotentiale, og ladningen er uendelig stor.

Læs også: Elektrisk strøm: formler og løste øvelser

Der er en anden måde at definere elektrisk potentiale ved at relatere det til elektrisk potentiel energi, her er hvordan:

OG_Fodder – elektrisk potentiel energi (J)

Definition af elektrisk potentiale

Overvej at a opladeelektriskpunktlighvad er på et punkt DET af ensartet elektrisk felt OG, som vist på figuren, og flyttes derefter til punktet B.

Lad os beregne energi kræves for at opkrævningen er fortrængtind i mellemdupletterA og B, adskilt af en afstand d. For at gøre dette vil vi bruge definitionen af Arbejde:

Husk at elektrisk kraft produceret af det elektriske felt og virker på ladningen q er lig med produktet af ladningen q med det elektriske felt E:

Sammen med de foregående formler har vi et andet udtryk for det arbejde, der udføres af elektrisk kraft:

Dernæst skal vi huske, hvordan forholdet mellem det elektriske felt er. OG og det elektriske potentiale U. Dermed:

Til sidst finder vi et udtryk, der bruges til at beregne det elektriske potentiale i form af det arbejde, der er udført for at flytte den elektriske ladning mellem punkt A og B, som vi nu viser:

Da arbejdet for at flytte den elektriske ladning mellem punkt A og B svarer til mængden af ​​elektrisk energi, som belastningen "vandt" eller "tabt", kan det elektriske potentiale forstås som en energi til ladningsforhold, som forklaret.

Læs også: Kalorimetri - gren af ​​videnskaben, der studerer varmeudveksling og dens fænomener

Elektrisk potentiale er en vigtig fysisk størrelse for studiet af elektrostatik

Øvelser om elektrisk potentiale

Spørgsmål 1) Mellem to ladede metalplader, med en afstand på 10 cm fra hinanden, er der et elektrisk felt på 500 V/m. Bestem den elektriske potentialforskel mellem dem.

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Feedback: Bogstav C

Løsning:

Efter at have konverteret afstanden mellem pladerne, transformeret den til meter (10 cm = 0,1 m), vil vi bruge formlen, der relaterer det elektriske felt til potentialforskellen, observer:

Gennem den viste beregning fandt vi ud af, at potentialforskellen mellem pladerne er 50 V, så det korrekte alternativ er bogstavet c.

Spørgsmål 2) Gennemgå udsagn vedrørende elektrisk potentiale:

I – Det elektriske potentiale er en skalær størrelse.

II – Måleenheden for elektrisk potentiale er ampere (A).

III – Det elektriske potentiale på et bestemt punkt i rummet er omvendt proportional med kvadratet på afstanden til den elektriske ladning.

IV – Måleenheden for elektrisk potentiale er ifølge SI volt (V).

Er(er) sandt:

a) I og II

b) I og IV

c) II og III

d) I, II og III

e) II, III og IV

Feedback: Bogstav B

Løsning:

Udsagn II og III er falske, da måleenheden er volt, og det elektriske potentiale er omvendt proportional med afstanden til belastningen. Udsagn I og IV er således korrekte.

Spørgsmål 3) En elektrisk ladet partikel med en ladning på 2 mC (2.0.10^-3 C), gennemgår et arbejde på 5,0 J, når det transporteres mellem to punkter i et elektrisk kredsløb. Bestem potentialforskellen mellem disse punkter.

a) 3.0.10⁶ V

b) 4,5,10² V

c) 0.5.10³ V

d) 2.5.10^-3 V

e) 10.10^-4 V

Feedback: Bogstav D

Løsning:

For at løse øvelsen skal du blot bruge formlen, der relaterer elektrisk potentiale og arbejde, observer:

Ifølge det opnåede resultat er det rigtige svar bogstavet d.

Af Rafael Hellerbrock
Fysiklærer

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm