Elektriskais potenciāls: īpašības un vingrinājumi

Potenciālselektrisks vai spriegumselektrisks ir summa enerģiju nepieciešams pārvietot a elektriskais lādiņš vienots starp diviem atšķirīgiem reģiona punktiem ar a elektriskais lauks. O potenciālselektrisks tas ir fizisks lielums kāpt mērīt iekšā volti (V), kas ir līdzvērtīgs džouliemperkulons (J/C) vienībās SI.

Izlasi arī: Elektrostatika - kas tas ir, atrisinātas formulas un vingrinājumi

Elektrisko potenciālu īpašības

O potenciālselektrisks ir summa elektriskā potenciālā enerģija, džoulos, uz vienu uzlādes vienību, in kulons. Saprotiet: apgalvojot, ka kontaktligzda nodrošina 110V elektriskais potenciāls ir līdzvērtīgs apgalvojumam, ka tas padodas 110 J enerģijas katram kulonam elektrisko lādiņu, kas iet caur tā spailēm.

Elektriskais potenciāls lādiņa vietā kas ir ir tiešiproporcionāls uz elektriskās slodzes moduli kas kas to rada, un apgriezti proporcionāls attālumam d:

Attālinoties no lādiņa q, elektriskais potenciāls samazinās.

Kā redzat attēlā, viss plankumivienādā attālumā (sarkanās līnijas) uz ģenerējošo slodzi (Q) atrodas

tas patspotenciālselektrisks un tāpēc tos sauc ekvipotenciālus. THE formula Elektriskā potenciāla aprēķināšanai izmanto šo:

U - elektriskais potenciāls (V)

J - elektriskais lādiņš (C)

k₀ – elektrostatiskā vakuuma konstante (9.0.10⁹ N.m²/C²)

d - attālums (m)

Elektrisko potenciālu var atzīt signāliem algebriskā, pozitīvs un negatīvs,saistītitieši patīk maksas zīme kas rada potenciālu un ar attālumu d līdz šai maksai. Tas nozīmē, ka elektriski lādēta ķermeņa tuvumā ir bezgalīgi daudz elektriskā potenciāla vērtību, ko nosaka attālums līdz šim lādiņam. Tādā veidā lādiņa elektriskais potenciāls būs precīzi vienāds ar 0 tikai tad, ja attālums starp punktu, kurā vēlaties izmērīt nulles potenciālu, un lādiņu ir bezgalīgi liels.

Izlasi arī: Elektriskā strāva: formulas un atrisināti vingrinājumi

Ir vēl viens veids, kā definēt elektrisko potenciālu, saistot to ar elektrisko potenciālo enerģiju. Lūk, kā:

UN_Pēdatur - elektriskā potenciālā enerģija (J)

Nepārtrauciet tagad... Pēc reklāmas ir vēl kas ;)

Elektriskā potenciāla definīcija

Apsveriet, ka a maksaselektriskspunktuālskas atrodas punktā THE vienmērīgs elektriskais lauks UN, kā parādīts attēlā, un pēc tam tiek pārvietots uz punktu B.

Aprēķināsim enerģiju nepieciešams, lai maksa būtu pārvietotistarptuplankumiA un B, atdalītas ar attālumu d. Lai to izdarītu, mēs izmantosim definīciju Darbs:

Atcerieties, ka elektriskais spēks elektriskais lauks, kas iedarbojas uz lādiņu q, ir vienāds ar lādiņa q reizinājumu ar elektrisko lauku E:

Apvienojot iepriekšējās formulas, mums ir atšķirīga izteiksme darbam ar elektrisko spēku:

Tālāk mums jāatceras, kādas ir attiecības starp elektrisko lauku. UN un elektriskais potenciāls U. Tādējādi:

Visbeidzot, mēs atrodam izteiksmi, ko izmanto, lai aprēķinātu elektrisko potenciālu saistībā ar darbu, kas veikts, lai pārvietotu elektrisko lādiņu starp punktiem A un B, kā mēs tagad parādām:

Tā kā darbs, kas veikts, lai pārvietotu elektrisko lādiņu starp punktiem A un B, ir līdzvērtīgs elektriskās enerģijas daudzums, ko slodze "ieguva" vai "zaudēja", var saprast elektrisko potenciālu kā enerģijas un uzlādes attiecība, kā paskaidrots.

Izlasi arī: Kalorimetrija - zinātnes nozare, kas pēta siltuma apmaiņu un tās parādības

Elektriskais potenciāls ir svarīgs fiziskais lielums elektrostatikas pētīšanai

Vingrinājumi par elektrisko potenciālu

Jautājums 1) Starp divām uzlādētām metāla plāksnēm, kas atrodas 10 cm attālumā viena no otras, ir 500 V/m elektriskais lauks. Nosakiet elektrisko potenciālu starpību starp tām.

a) 10 V

b) 100 V

c) 50 V

d) 500 V

e) 5000 V

Atsauksmes: Burts C

Izšķirtspēja:

Pēc attāluma starp plāksnēm pārveidošanas, pārveidojot to metros (10 cm = 0,1 m), mēs izmantosim formulu, kas saista elektrisko lauku ar potenciālu starpību, ievērojiet:

Izmantojot parādīto aprēķinu, mēs atklājām, ka potenciālā starpība starp plāksnēm ir 50 V, tāpēc pareizā alternatīva ir burts c.

2. jautājums) Pārskatiet apgalvojumus, kas saistīti ar elektrisko potenciālu:

I – elektriskais potenciāls ir skalārs lielums.

II – elektriskā potenciāla mērvienība ir ampērs (A).

III – elektriskais potenciāls noteiktā telpas punktā ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam līdz elektriskajam lādiņam.

IV – elektriskā potenciāla mērvienība saskaņā ar SI ir volts (V).

Vai ir taisnība:

a) I un II

b) I un IV

c) II un III

d) I, II un III

e) II, III un IV

Atsauksmes: Burts B

Izšķirtspēja:

II un III apgalvojumi ir nepatiesi, jo mērvienība ir volts un elektriskais potenciāls ir apgriezti proporcionāls attālumam līdz slodzei. Tādējādi I un IV apgalvojumi ir pareizi.

3. jautājums) Elektriski lādēta daļiņa ar lādiņu 2 mC (2.0.10^-3 C), tiek pakļauts 5,0 J darbam, transportējot starp diviem elektriskās ķēdes punktiem. Nosakiet potenciālo starpību starp šiem punktiem.

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

Atsauksmes: burts D

Izšķirtspēja:

Lai atrisinātu uzdevumu, vienkārši izmantojiet formulu, kas attiecas uz elektrisko potenciālu un darbu, ievērojiet:

Atbilstoši iegūtajam rezultātam pareizā atbilde ir burts d.

Autors: Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs

Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu kādā skolā vai akadēmiskajā darbā? Skaties:

HELERBROKS, Rafaels. "Elektriskais potenciāls"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm. Skatīts 2021. gada 27. jūlijā.