Elektromos potenciál: tulajdonságok és gyakorlatok

Lehetségeselektromos vagy feszültségelektromos az az összeg energia mozgatásához szükséges a elektromos töltés egységes egy régió két különálló pontja között a elektromos mező. O lehetségeselektromos ez egy fizikai nagyságrend mászik bemérni volt (V), ami egyenértékű joulepercoulomb (J/C) mértékegységben SI.

Olvasd el te is: Elektrosztatika - mi ez, megoldott képletek és gyakorlatok

Elektromos potenciál tulajdonságai

O lehetségeselektromos az az összeg elektromos potenciálenergia, joule-ban, töltési egységenként, in coulomb. Értsd: annak állítása, hogy egy konnektor biztosít 110V Az elektromos potenciál egyenlő azzal, hogy azt mondjuk, hogy adható 110 J energia minden coulombhoz a kivezetésein áthaladó elektromos töltés.

Az elektromos potenciál a töltés helyén mit az van közvetlenülarányos az elektromos terhelési modulhoz mit ami azt eredményezi, és fordítottan arányos a távolsággal d:

Ahogy távolodunk a q töltéstől, az elektromos potenciál csökken.

Amint az ábrán látható, minden helyekegyenlő távolságra

(piros vonalak) a generáló terheléshez (Q) a azonoslehetségeselektromos és ezért hívják őket ekvipotenciálok. AZ képlet Az elektromos potenciál kiszámításához a következőt használják:

U - elektromos potenciál (V)

K - elektromos töltés (C)

k₀ – elektrosztatikus vákuumállandó (9.0.10⁹ N.m²/C²)

d - távolság (m)

Az elektromos potenciál elismerheti jeleket algebrai, pozitív és negatív,összefüggőközvetlenül mint töltés jele amely generálja a potenciált és a távolsággal d addig a díjig. Ez azt jelenti, hogy egy elektromosan töltött test közelében az elektromos potenciál végtelen sok értéke van, amelyet a töltés távolsága határoz meg. Ily módon a töltés elektromos potenciálja csak akkor lesz pontosan egyenlő 0-val, ha a távolság a nullpotenciált mérni kívánt pont és a töltés között végtelenül nagy.

Olvasd el te is: Elektromos áram: képletek és megoldott gyakorlatok

Van egy másik módja az elektromos potenciál meghatározásának az elektromos potenciálenergiához való viszonyításával, a következőképpen:

ÉS_Lábott – elektromos potenciálenergia (J)

Ne hagyd abba most... A reklám után van még valami ;)

Az elektromos potenciál meghatározása

Vegye figyelembe, hogy a díjelektromospontosmit ponton van AZ egyenletes elektromos térrel ÉS, az ábrán látható módon, majd a pontra tolódik el B.

Számítsuk ki a energia szükséges a töltéshez kiszorítottköztetehelyekA és B, távolság választja el d. Ehhez a definíciót fogjuk használni Munka:

Ne feledje, hogy a elektromos erő az elektromos tér által keltett és a q töltésre ható töltés egyenlő a q töltés és az E elektromos tér szorzatával:

Az előző képletekhez csatlakozva egy másik kifejezést kapunk az elektromos erő által végzett munkára:

Ezután emlékeznünk kell arra, hogy milyen az elektromos tér közötti kapcsolat. ÉS és az elektromos potenciál U. És így:

Végül találunk egy kifejezést, amellyel az elektromos potenciált az A és B pontok közötti elektromos töltés eltolására végzett munka alapján számítjuk ki, amint azt most bemutatjuk:

Mivel az elektromos töltés A és B pontok közötti mozgatására végzett munka egyenértékű azzal a terhelés által "nyert" vagy "elveszett" elektromos energia mennyisége, az elektromos potenciál érthető mint a energia/töltés arány, a magyarázat szerint.

Olvasd el te is: Kalorimetria - a tudomány ága, amely a hőcserét és annak jelenségeit vizsgálja

Az elektromos potenciál fontos fizikai mennyiség az elektrosztatika tanulmányozásában

Gyakorlatok az elektromos potenciálról

1. kérdés) Két, egymástól 10 cm-re elhelyezett töltött fémlemez között 500 V/m elektromos tér van. Határozza meg a köztük lévő elektromos potenciálkülönbséget!

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Visszacsatolás: C betű

Felbontás:

A lemezek közötti távolság átszámítása, méterekre (10 cm = 0,1 m) átszámítása után azt a képletet használjuk, amely az elektromos mezőt a potenciálkülönbséghez viszonyítja, figyelje meg:

A bemutatott számítással azt találtuk, hogy a lemezek közötti potenciálkülönbség 50 V, így a helyes alternatíva a c betű.

2. kérdés) Tekintse át az elektromos potenciállal kapcsolatos állításokat:

I – Az elektromos potenciál skaláris mennyiség.

II – Az elektromos potenciál mértékegysége az amper (A).

III – Az elektromos potenciál a tér egy bizonyos pontjában fordítottan arányos az elektromos töltés távolságának négyzetével.

IV – Az elektromos potenciál mértékegysége az SI szerint a volt (V).

Igaz(ok):

a) I. és II

b) I. és IV

c) II. és III

d) I., II. és III

e) II., III. és IV

Visszacsatolás: B betű

Felbontás:

A II. és III. állítás hamis, mivel a mértékegység a volt, az elektromos potenciál pedig fordítottan arányos a terhelés távolságával. Így az I. és IV. állítás helyes.

3. kérdés) Elektromosan töltött részecske, töltése 2 mC (2.0.10^-3 C), 5,0 J terhelésen megy keresztül, amikor egy elektromos áramkör két pontja között szállítják. Határozza meg e pontok közötti potenciálkülönbséget!

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

Visszacsatolás: D betű

Felbontás:

A gyakorlat megoldásához csak használja az elektromos potenciált és a munkát összekapcsoló képletet, figyelje meg:

A kapott eredmény szerint a helyes válasz a d betű.

Írta: Rafael Hellerbrock
fizika tanár

Szeretne hivatkozni erre a szövegre egy iskolai vagy tudományos munkában? Néz:

HELERBROCK, Rafael. "Elektromos potenciál"; Brazil iskola. Elérhető: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm. Hozzáférés dátuma: 2021. július 27.