potentiaaliasähköinen tai Jännitesähköinen on määrä energiaa tarvitaan liikkumaan a sähkövaraus yhtenäinen alueen kahden erillisen pisteen välillä, jossa on a sähkökenttä. O potentiaaliasähköinen se on fyysinen suuruus kiivetä mittaa sisään volttia (V), joka vastaa jouleapercoulomb (J/C) yksiköissä SI.
Lue myös: Sähköstaattinen - mitä se on, ratkaistu kaavat ja harjoitukset
Sähköpotentiaalin ominaisuudet
O potentiaaliasähköinen on määrä sähköinen potentiaalienergia, jouleina, latausyksikköä kohti, in coulomb. Ymmärrä: väittää, että pistorasia tarjoaa 110V sähköpotentiaali vastaa sanomista, että se antaa periksi 110 J energiaa jokaista kulonia kohti sen liittimien kautta kulkevasta sähkövarauksesta.
Sähköpotentiaali kohdassa, jossa varaus mitä on on suoraansuhteellinen sähköiseen kuormitusmoduuliin mitä joka tuottaa sen, ja kääntäen verrannollinen etäisyyteen d:
Kuten kuvasta näet, kaikki täplätyhtä kaukana (punaiset viivat) tuottavaan kuormaan (Q) ovat
samapotentiaaliasähköinen ja siksi niitä kutsutaan ekvipotentiaalit. THE kaava Sähköpotentiaalin laskemiseen käytetään seuraavaa:
U - sähköpotentiaali (V)
K - sähkövaraus (C)
k0 – sähköstaattinen tyhjiövakio (9.0.109 N.m²/C²)
d – etäisyys (m)
Sähköpotentiaali voi myöntää signaaleja algebrallinen, positiivinen ja negatiivinen,liittyvätsuoraan Kuten latausmerkki joka luo potentiaalin ja etäisyyden kanssa d siihen maksuun asti. Tämä tarkoittaa, että sähköisesti varautuneen kappaleen läheisyydessä on äärettömän monta sähköpotentiaalin arvoa, jotka määräytyvät etäisyyden mukaan kyseiseen varaukseen. Tällä tavalla varauksen sähköinen potentiaali on täsmälleen yhtä suuri kuin 0, kun nollapotentiaalin mittauspisteen ja varauksen välinen etäisyys on äärettömän suuri.
Lue myös: Sähkövirta: kaavat ja ratkaistut harjoitukset
On toinenkin tapa määritellä sähköinen potentiaali suhteuttamalla se sähköpotentiaalienergiaan. Näin:
JAJalkasiellä – sähköpotentiaalienergia (J)
Sähköpotentiaalin määritelmä
Ajattele, että a veloittaasähköinentäsmällinenmitä on pisteessä THE tasaisesta sähkökentästä JA, kuten kuvassa näkyy, ja siirretään sitten pisteeseen B.
Lasketaan energiaa vaaditaan maksun suorittamiseksi siirrettyvälissäsinätäplätA ja B, joita erottaa etäisyys d. Tätä varten käytämme määritelmää Työ:
Muista, että sähköinen voima sähkökentän tuottama ja varaukseen q vaikuttava on yhtä suuri kuin varauksen q tulo sähkökentän E kanssa:
Yhdistettynä edellisiin kaavoihin meillä on erilainen lauseke sähkövoiman suorittamalle työlle:
Seuraavaksi on muistettava, millainen sähkökentän välinen suhde on. JA ja sähköpotentiaali U. Täten:
Lopuksi löydämme lausekkeen, jota käytetään laskemaan sähköinen potentiaali sähkövarauksen siirtämiseen pisteiden A ja B välillä tehdyn työn perusteella, kuten nyt näytämme:
Koska työ sähkövarauksen siirtämiseksi pisteiden A ja B välillä vastaa sähköenergian määrä, jonka kuorma "sai" tai "menetti", sähköpotentiaali voidaan ymmärtää kuten a energia/lataussuhde, kuten selitettiin.
Lue myös: Kalorimetria - tieteenala, joka tutkii lämmönvaihtoa ja sen ilmiöitä
Harjoituksia sähköpotentiaalista
Kysymys 1) Kahden varautuneen metallilevyn välissä, jotka ovat 10 cm: n etäisyydellä toisistaan, on 500 V/m sähkökenttä. Määritä niiden välinen sähköpotentiaaliero.
a) 10V
b) 100V
c) 50V
d) 500V
e) 5000 V
Palaute: Kirjain C
Resoluutio:
Kun levyjen välinen etäisyys on muunnettu metreiksi (10 cm = 0,1 m), käytämme kaavaa, joka yhdistää sähkökentän potentiaalieroon, tarkkaile:
Esitetyn laskelman avulla todettiin, että levyjen välinen potentiaaliero on 50 V, joten oikea vaihtoehto on kirjain c.
Kysymys 2) Tarkista sähköpotentiaaliin liittyvät lausunnot:
I – Sähköpotentiaali on skalaarisuure.
II – Sähköpotentiaalin mittayksikkö on ampeeri (A).
III – Sähköpotentiaali tietyssä avaruuden pisteessä on kääntäen verrannollinen sähkövarauksen etäisyyden neliöön.
IV – Sähköpotentiaalin mittayksikkö SI: n mukaan on voltti (V).
Onko (ovatko) totta:
a) I ja II
b) I ja IV
c) II ja III
d) I, II ja III
e) II, III ja IV
Palaute: Kirjain B
Resoluutio:
Väitteet II ja III ovat vääriä, koska mittayksikkö on voltti ja sähköpotentiaali on kääntäen verrannollinen etäisyyteen kuormaan. Näin ollen väitteet I ja IV ovat oikein.
Kysymys 3) Sähköisesti varautunut hiukkanen, jonka varaus on 2 mC (2.0.10-3 C), käy läpi 5,0 J: n työn, kun se kuljetetaan sähköpiirin kahden pisteen välillä. Määritä näiden pisteiden välinen potentiaaliero.
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
Palaute: D-kirjain
Resoluutio:
Harjoituksen ratkaisemiseksi käytä kaavaa, joka liittyy sähköpotentiaaliin ja työhön, tarkkaile:
Saadun tuloksen mukaan oikea vastaus on kirjain d.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm