Elektrisk potensial: egenskaper og øvelser

Potensiellelektrisk eller Spenningelektrisk er mengden av energi nødvendig å flytte en elektrisk ladning enhetlig mellom to distinkte punkter i en region med en elektrisk felt. O potensiellelektrisk det er en fysisk størrelse klatre måle inn volt (V), som tilsvarer joulepercoulomb (J/C) i enheter SI.

Les også: Elektrostatikk - hva er det, løste formler og øvelser

Elektriske potensielle egenskaper

O potensiellelektrisk er mengden av elektrisk potensiell energi, i joule, per ladeenhet, in coulomb. Forstå: hevder at et uttak gir 110V av elektrisk potensial tilsvarer å si at det gir etter 110 J energi for hver coulomb av elektrisk ladning som går gjennom terminalene.

Det elektriske potensialet ved punktet der ladningen hva er er direkteproporsjonal til den elektriske lastmodulen hva som produserer den, og omvendt proporsjonal med avstanden d:

Når vi beveger oss bort fra ladningen q, synker det elektriske potensialet.

Som du kan se på figuren, alle flekkerlike langt (røde linjer) til genereringslasten (Q) er i

sammepotensiellelektrisk og derfor kalles de ekvipotensialer. DE formel brukt til å beregne det elektriske potensialet er dette:

U – elektrisk potensial (V)

Q – elektrisk ladning (C)

k₀ – elektrostatisk vakuumkonstant (9.0.10⁹ N.m²/C²)

d – avstand (m)

Det elektriske potensialet kan innrømme signaler algebraisk, positivt og negativ,i slektdirekte som ladetegn som genererer potensialet og med avstanden d opp til den kostnaden. Dette vil si at i nærheten av et elektrisk ladet legeme er det uendelig mange verdier av elektrisk potensial, bestemt av avstanden til den ladningen. På denne måten vil et elektrisk potensial til en ladning kun være nøyaktig lik 0 når avstanden mellom punktet der du vil måle et nullpotensial og ladningen er uendelig stor.

Les også: Elektrisk strøm: formler og løste øvelser

Det er en annen måte å definere elektrisk potensial på ved å relatere det til elektrisk potensiell energi, slik:

OG_Fotder – elektrisk potensiell energi (J)

Definisjon av elektrisk potensial

Tenk på at a ladeelektriskpunktlighva er på et punkt DE med jevnt elektrisk felt OG, som vist i figuren, og forskyves deretter til punktet B.

La oss beregne energi kreves for at belastningen skal være fortrengtimellomduflekkerA og B, atskilt med en avstand d. For å gjøre dette vil vi bruke definisjonen av Arbeid:

Husk at elektrisk kraft produsert av det elektriske feltet og som virker på ladningen q er lik produktet av ladningen q med det elektriske feltet E:

Sammen med de foregående formlene har vi et annet uttrykk for arbeidet utført av elektrisk kraft:

Deretter må vi huske hvordan forholdet mellom det elektriske feltet er. OG og det elektriske potensialet U. Og dermed:

Til slutt finner vi et uttrykk som brukes til å beregne det elektriske potensialet i form av arbeidet som er gjort for å forskyve den elektriske ladningen mellom punktene A og B, som vi nå viser:

Siden arbeidet som gjøres for å flytte den elektriske ladningen mellom punktene A og B tilsvarer mengden elektrisk energi som lasten "fikk" eller "mistet", kan det elektriske potensialet forstås som en energi til ladningsforhold, som forklart.

Les også: Kalorimetri - gren av vitenskapen som studerer varmeveksling og dens fenomener

Elektrisk potensial er en viktig fysisk størrelse for studiet av elektrostatikk

Øvelser på elektrisk potensial

Spørsmål 1) Mellom to ladede metallplater, med en avstand på 10 cm fra hverandre, er det et elektrisk felt på 500 V/m. Bestem den elektriske potensialforskjellen mellom dem.

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Tilbakemelding: Bokstav C

Vedtak:

Etter å ha konvertert avstanden mellom platene, transformert den til meter (10 cm = 0,1 m), vil vi bruke formelen som relaterer det elektriske feltet til potensialforskjellen, observer:

Gjennom den viste beregningen fant vi at potensialforskjellen mellom platene er 50 V, så det riktige alternativet er bokstaven c.

Spørsmål 2) Gjennomgå utsagnene knyttet til elektrisk potensial:

I – Det elektriske potensialet er en skalar størrelse.

II – Måleenheten for elektrisk potensial er ampere (A).

III – Det elektriske potensialet på et bestemt punkt i rommet er omvendt proporsjonalt med kvadratet på avstanden til den elektriske ladningen.

IV – Den elektriske potensialmåleenheten, i henhold til SI, er volt (V).

Er(er) sant:

a) I og II

b) I og IV

c) II og III

d) I, II og III

e) II, III og IV

Tilbakemelding: Bokstav B

Vedtak:

Påstandene II og III er falske, siden måleenheten er volt og det elektriske potensialet er omvendt proporsjonalt med avstanden til lasten. Dermed er påstandene I og IV riktige.

Spørsmål 3) En elektrisk ladet partikkel, med en ladning på 2 mC (2.0.10^-3 C), gjennomgår et arbeid på 5,0 J når det transporteres mellom to punkter i en elektrisk krets. Bestem potensialforskjellen mellom disse punktene.

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

Tilbakemelding: Bokstav D

Vedtak:

For å løse øvelsen, bruk bare formelen som relaterer elektrisk potensial og arbeid, observer:

I henhold til resultatet er det riktige svaret bokstaven d.

Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer

Kilde: Brasil skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm