Elektrisch potentieel: eigenschappen en oefeningen

Potentieelelektrisch of Spanningelektrisch is het bedrag van energie nodig om te verhuizen elektrische lading unitair tussen twee verschillende punten van een gebied met a elektrisch veld. O potentieelelektrisch het is een fysieke grootte beklimmen inmeten volt (V), wat gelijk is aan joulespercoulomb (J/C) in eenheden SI.

Lees ook: Elektrostatica - wat is het, opgeloste formules en oefeningen

Elektrische potentiële eigenschappen

O potentieelelektrisch is het bedrag van elektrische potentiële energie, in joule, per eenheid van lading, in coulomb. Begrijpen: beweren dat een stopcontact biedt 110V van elektrisch potentieel is gelijk aan zeggen dat het oplevert 110 J energie voor elke coulomb elektrische lading die door de terminals gaat.

De elektrische potentiaal op het punt waar de lading wat is is directproportioneel naar de elektrische belastingsmodule wat die het produceert, en omgekeerd evenredig met de afstand NS:

Naarmate we ons van de lading q verwijderen, neemt de elektrische potentiaal af.
Naarmate we ons van de lading q verwijderen, neemt de elektrische potentiaal af.

Zoals u in de afbeelding kunt zien, zijn alle vlekkengelijke afstand (rode lijnen) naar de genererende belasting (Q) zijn in de dezelfdepotentieelelektrisch en daarom heten ze equipotentialen. DE formule gebruikt om de elektrische potentiaal te berekenen is deze:

U – elektrisch potentiaal (V)

Q – elektrische lading (C)

k0 – elektrostatische vacuümconstante (9.0.109 N.m²/C²)

NS – afstand (m)

Het elektrische potentieel kan toegeven: signalen algebraïsch, positief en negatief,verwantdirect Leuk vinden lading teken die het potentieel genereert en met de afstand NS tot dat bedrag. Dat wil zeggen dat er in de buurt van een elektrisch geladen lichaam oneindig veel waarden van elektrisch potentiaal zijn, bepaald door de afstand tot die lading. Op deze manier zal een elektrische potentiaal van een lading pas exact gelijk zijn aan 0 als de afstand tussen het punt waar je een nulpotentiaal wilt meten en de lading oneindig groot is.

Lees ook: Elektrische stroom: formules en opgeloste oefeningen

Er is een andere manier om elektrisch potentieel te definiëren door het te relateren aan elektrische potentiële energie, hier is hoe:

ENVoetdaar – elektrische potentiële energie (J)

Definitie van elektrisch potentieel

Bedenk dat een opladenelektrischpunctueelwat is op een punt DE van uniform elektrisch veld EN, zoals weergegeven in de afbeelding, en wordt vervolgens verschoven naar het punt B.

Laten we de. berekenen energie nodig om de lading te ontheemdtusseninjijvlekkenA en B, gescheiden door een afstand NS. Om dit te doen, gebruiken we de definitie van Werk:

Onthoud dat de elektrische kracht geproduceerd door het elektrische veld en inwerkend op de lading q is gelijk aan het product van de lading q met het elektrische veld E:

Als we ons aansluiten bij de vorige formules, hebben we een andere uitdrukking voor het werk dat wordt uitgevoerd door elektrische kracht:

Vervolgens moeten we onthouden hoe de relatie tussen het elektrische veld is. EN en de elektrische potentiaal U. Dus:

Ten slotte vinden we een uitdrukking die wordt gebruikt om de elektrische potentiaal te berekenen in termen van het werk dat is gedaan om de elektrische lading tussen de punten A en B te verschuiven, zoals we nu laten zien:

Aangezien de arbeid die wordt verricht om de elektrische lading tussen de punten A en B te verplaatsen gelijk is aan: hoeveelheid elektrische energie die de belasting heeft "verkregen" of "verloren", het elektrische potentieel kan worden begrepen als een energie/lading verhouding, zoals uitgelegd.

Lees ook: Calorimetrie - tak van wetenschap die warmte-uitwisseling en zijn verschijnselen bestudeert

Elektrisch potentieel is een belangrijke fysieke grootheid voor de studie van elektrostatica
Elektrisch potentieel is een belangrijke fysieke grootheid voor de studie van elektrostatica

Oefeningen op elektrisch potentiaal

Vraag 1) Tussen twee geladen metalen platen, op 10 cm afstand van elkaar, is er een elektrisch veld van 500 V/m. Bepaal het elektrische potentiaalverschil daartussen.

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Feedback: Letter C

Oplossing:

Nadat we de afstand tussen de platen hebben omgezet en deze in meters hebben omgezet (10 cm = 0,1 m), zullen we de formule gebruiken die het elektrische veld relateert aan het potentiaalverschil, zie:

Door de getoonde berekening hebben we ontdekt dat het potentiaalverschil tussen de platen 50 V is, dus het juiste alternatief is de letter c.

Vraag 2) Bekijk de verklaringen met betrekking tot elektrisch potentieel:

I - De elektrische potentiaal is een scalaire grootheid.

II – De meeteenheid voor elektrische potentiaal is de ampère (A).

III – De elektrische potentiaal op een bepaald punt in de ruimte is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tot de elektrische lading.

IV - De elektrische potentiaalmeeteenheid, volgens de SI, is de volt (V).

Is (zijn) waar:

a) I en II

b) I en IV

c) II en III

d) I, II en III

e) II, III en IV

Feedback: Letter B

Oplossing:

Verklaringen II en III zijn onjuist, aangezien de meeteenheid de volt is en de elektrische potentiaal omgekeerd evenredig is met de afstand tot de belasting. Beweringen I en IV zijn dus correct.

Vraag 3) Een elektrisch geladen deeltje, met een lading van 2 mC (2.0.10-3 C), ondergaat een arbeid van 5,0 J wanneer getransporteerd tussen twee punten van een elektrisch circuit. Bepaal het potentiaalverschil tussen deze punten.

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: Letter D

Oplossing:

Om de oefening op te lossen, gebruikt u gewoon de formule die elektrische potentiaal en arbeid in verband brengt, let op:

Volgens het verkregen resultaat is het juiste antwoord de letter d.

Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar

Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm

Training: UFRN biedt 241 gratis afstandsonderwijscursussen aan

Een goede baan vinden wordt steeds moeilijker, aangezien de markt erg competitief is. Daarom zijn...

read more

Santander biedt een online cursus Engels aan met 1 miljoen plaatsen

De arbeidsmarkt wordt steeds competitiever, dat weet iedereen. De basiscriteria voor het vinden v...

read more

Capes kondigt de organisatie van lerarenopleidingen aan

Op de laatste 24 mei, de Kaaps (Coördinatie Verbetering Hoger Onderwijspersoneel) heeft de bekend...

read more