Potentiel électrique: propriétés et exercices

Potentielélectrique ou Tensionélectrique est le montant de énergie nécessaire pour déplacer un charge électrique unitaire entre deux points distincts d'une région avec un champ électrique. O potentielélectrique c'est une grandeur physique monter mesurer en volts (V), ce qui équivaut à joulesparCoulomb (J/C) en unités SI.

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Propriétés du potentiel électrique

O potentielélectrique est le montant de énergie potentielle électrique, en joules, par unité de charge, en Coulomb. Comprendre: affirmer qu'un exutoire offre 110V du potentiel électrique équivaut à dire qu'il donne 110 J d'énergie pour chaque coulomb de charge électrique passant par ses bornes.

Le potentiel électrique au point où la charge Quel est est directementproportionnel au module de charge électrique Quel qui le produit, et inversement proportionnelle à la distance ré:

Au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la charge q, le potentiel électrique diminue.

Comme vous pouvez le voir sur la figure, tous tacheséquidistant (lignes rouges) à la charge génératrice (Q) sont dans le mêmepotentielélectrique et, par conséquent, ils sont appelés équipotentielles. LES formule utilisé pour calculer le potentiel électrique est ceci:

U – potentiel électrique (V)

Q – charge électrique (C)

k₀ – constante de vide électrostatique (9.0.10⁹ N.m²/C²)

ré – distance (m)

Le potentiel électrique peut admettre signaux algébrique, positif et négatif,en relationdirectement Comme signe de charge qui génère le potentiel et avec la distance ré jusqu'à ce prix. C'est-à-dire qu'à proximité d'un corps chargé électriquement, il existe une infinité de valeurs de potentiel électrique, déterminées par la distance à cette charge. De cette façon, un potentiel électrique d'une charge ne sera exactement égal à 0 que lorsque la distance entre le point où l'on veut mesurer un potentiel nul et la charge est infiniment grande.

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Il existe une autre façon de définir le potentiel électrique en le reliant à l'énergie potentielle électrique, voici comment :

ET_Piedlà – énergie potentielle électrique (J)

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Définition du potentiel électrique

Considérez qu'un chargerélectriqueponctuelleQuel est à un point LES de champ électrique uniforme ET, comme indiqué sur la figure, puis est déplacé jusqu'au point B.

Calculons le énergie nécessaire pour que la redevance soit déplacéentretutachesA et B, séparés par une distance ré. Pour ce faire, nous utiliserons la définition de Travail:

Rappelez-vous que le force électrique produit par le champ électrique et agissant sur la charge q est égal au produit de la charge q par le champ électrique E :

En rejoignant les formules précédentes, nous avons une expression différente pour le travail effectué par la force électrique :

Ensuite, nous devons nous rappeler à quoi ressemble la relation entre le champ électrique. ET et le potentiel électrique U. Ainsi:

Enfin, nous trouvons une expression utilisée pour calculer le potentiel électrique en fonction du travail effectué pour déplacer la charge électrique entre les points A et B, comme nous le montrons maintenant :

Puisque le travail effectué pour déplacer la charge électrique entre les points A et B équivaut à quantité d'énergie électrique que la charge a "gagnée" ou "perdue", le potentiel électrique peut être compris comme un rapport énergie/charge, comme expliqué.

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Le potentiel électrique est une grandeur physique importante pour l'étude de l'électrostatique

Exercices sur le potentiel électrique

Question 1) Entre deux plaques métalliques chargées, espacées de 10 cm, règne un champ électrique de 500 V/m. Déterminer la différence de potentiel électrique entre eux.

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Retour d'information: Lettre C

Résolution:

Après avoir converti la distance entre les plaques, en la transformant en mètres (10 cm = 0,1 m), nous utiliserons la formule qui relie le champ électrique à la différence de potentiel, observez :

Grâce au calcul indiqué, nous avons constaté que la différence de potentiel entre les plaques est de 50 V, la bonne alternative est donc la lettre c.

Question 2) Passez en revue les déclarations relatives au potentiel électrique :

I – Le potentiel électrique est une grandeur scalaire.

II – L'unité de mesure du potentiel électrique est l'ampère (A).

III – Le potentiel électrique en un certain point de l'espace est inversement proportionnel au carré de la distance à la charge électrique.

IV – L'unité de mesure du potentiel électrique, selon le SI, est le volt (V).

Est(sont) vrai(s) :

a) I et II

b) I et IV

c) II et III

d) I, II et III

e) II, III et IV

Retour d'information: La lettre B

Résolution:

Les énoncés II et III sont faux, car l'unité de mesure est le volt et le potentiel électrique est inversement proportionnel à la distance à la charge. Ainsi, les affirmations I et IV sont correctes.

Question 3) Une particule chargée électriquement, avec une charge de 2 mC (2.0.10^-3 C), subit un travail de 5,0 J lorsqu'il est transporté entre deux points d'un circuit électrique. Déterminer la différence de potentiel entre ces points.

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

Retour d'information: Lettre D

Résolution:

Pour résoudre l'exercice, utilisez simplement la formule qui relie le potentiel électrique et le travail, observez :

Selon le résultat obtenu, la bonne réponse est la lettre d.

Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique

Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:

HELERBROCK, Rafael. "Potentiel électrique"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm. Consulté le 27 juillet 2021.