Potențialul electric: proprietăți și exerciții

Potenţialelectric sau Voltajelectric este cantitatea de energie necesare pentru a muta a incarcare electrica unitar între două puncte distincte ale unei regiuni cu a câmp electric. O potenţialelectric este o magnitudine fizică a urca măsura în volți (V), care este echivalent cu joulipecoulomb (J/C) în unități SI.

Citeste si: Electrostatică - ce este, formule și exerciții rezolvate

Proprietățile potențialului electric

O potenţialelectric este cantitatea de energie potenţială electrică, în jouli, per unitate de sarcină, în coulomb. Înțelege: afirmând că o priză oferă 110V de potenţial electric este echivalent cu a spune că cedează 110 J de energie pentru fiecare coulomb de sarcină electrică care trece prin bornele sale.

Potențialul electric în punctul în care sarcina ce este este directproporţional la modulul de sarcină electrică ce care o produce, și invers proporțional cu distanța d:

Pe măsură ce ne îndepărtăm de sarcina q, potențialul electric scade.

După cum puteți vedea în figură, toate pete

echidistant (liniile roșii) la sarcina generatoare (Q) sunt în la felpotenţialelectric și, de aceea, sunt numite echipotenţiale. THE formulă folosit pentru a calcula potențialul electric este următorul:

U – potential electric (V)

Q - sarcina electrica (C)

k₀ – constanta de vid electrostatic (9.0.10⁹ N.m²/C²)

d - distanta (m)

Potențialul electric poate admite semnale algebric, pozitiv și negativ,legate dedirect ca semn de taxare care genereaza potentialul si cu distanta d până la acea taxă. Aceasta înseamnă că, în vecinătatea unui corp încărcat electric, există o infinitate de valori ale potențialului electric, determinate de distanța până la acea sarcină. În acest fel, un potențial electric al unei sarcini va fi doar exact egal cu 0 atunci când distanța dintre punctul în care doriți să măsurați un potențial nul și sarcină este infinit de mare.

Citeste si: Curentul electric: formule și exerciții rezolvate

Există o altă modalitate de a defini potențialul electric prin raportarea acestuia la energia potențială electrică, iată cum:

ȘI_PiciorAcolo – energie potenţială electrică (J)

Definiţia electrical potential

Luați în considerare că a încărcaelectricpunctualce este la un moment dat THE de câmp electric uniform ȘI, așa cum se arată în figură, și apoi este deplasat la punct B.

Să calculăm energie necesare pentru ca taxa să fie deplasatintretupeteA și B, despărțite de o distanță d. Pentru a face acest lucru, vom folosi definiția lui Muncă:

Amintiți-vă că forta electrica produs de câmpul electric și care acționează asupra sarcinii q este egal cu produsul sarcinii q cu câmpul electric E:

Alăturând formulele anterioare, avem o expresie diferită pentru munca efectuată de forța electrică:

În continuare, trebuie să ne amintim cum este relația dintre câmpul electric. ȘI si potentialul electric U. Prin urmare:

În cele din urmă, găsim o expresie folosită pentru a calcula potențialul electric în ceea ce privește munca efectuată pentru a deplasa sarcina electrică între punctele A și B, așa cum arătăm acum:

Întrucât munca efectuată pentru deplasarea sarcinii electrice între punctele A și B este echivalentă cu cantitatea de energie electrică pe care sarcina „a câștigat” sau „a pierdut”, potențialul electric poate fi înțeles ca raportul energie la încărcare, după cum s-a explicat.

Citeste si: Calorimetria - ramură a științei care studiază schimbul de căldură și fenomenele acestuia

Potențialul electric este o mărime fizică importantă pentru studiul electrostaticei

Exerciții asupra potențialului electric

Intrebarea 1) Între două plăci metalice încărcate, distanțate la 10 cm, există un câmp electric de 500 V/m. Determinați diferența de potențial electric dintre ele.

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Părere: Litera C

Rezoluţie:

După convertirea distanței dintre plăci, transformând-o în metri (10 cm = 0,1 m), vom folosi formula care raportează câmpul electric la diferența de potențial, observați:

Prin calculul prezentat, am constatat că diferența de potențial dintre plăci este de 50 V, deci alternativa corectă este litera c.

Intrebarea 2) Examinați afirmațiile referitoare la potențialul electric:

I – Potențialul electric este o mărime scalară.

II – Unitatea de măsură a potențialului electric este amperul (A).

III – Potențialul electric într-un anumit punct al spațiului este invers proporțional cu pătratul distanței la sarcina electrică.

IV – Unitatea de măsură a potențialului electric, conform SI, este voltul (V).

Este (sunt) adevărat:

a) I și II

b) I și IV

c) II şi III

d) I, II și III

e) II, III și IV

Părere: Litera B

Rezoluţie:

Afirmațiile II și III sunt false, deoarece unitatea de măsură este voltul, iar potențialul electric este invers proporțional cu distanța până la sarcină. Astfel, afirmațiile I și IV sunt corecte.

Întrebarea 3) O particulă încărcată electric, cu o sarcină de 2 mC (2.0.10^-3 C), suferă un lucru de 5,0 J atunci când este transportat între două puncte ale unui circuit electric. Determinați diferența de potențial dintre aceste puncte.

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

Părere: litera D

Rezoluţie:

Pentru a rezolva exercițiul, utilizați formula care leagă potențialul electric și munca, observați:

Dupa rezultatul obtinut, raspunsul corect este litera d.

De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică

Sursă: Brazilia școală - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm