Elektrický potenciál: vlastnosti a cvičenia

Potenciálelektrický alebo Napätieelektrický je množstvo energie potrebné na presun a nabíjačka unitárny medzi dvoma odlišnými bodmi regiónu s a elektrické pole. O potenciálelektrický je to fyzikálna veličina stúpať merať v voltov (V), čo je ekvivalent joulovzacoulomb (J/C) v jednotkách SI.

Prečítajte si tiež: Elektrostatika - čo to je, vyriešené vzorce a cvičenia

Vlastnosti elektrického potenciálu

O potenciálelektrický je množstvo elektrická potenciálna energia, v jouloch, na jednotku náboja, v coulomb. Pochopte: tvrdenie, že zásuvka poskytuje 110V elektrického potenciálu je ekvivalentné tvrdeniu, že dáva 110 J energie na každý coulomb elektrického náboja prechádzajúceho cez jeho svorky.

Elektrický potenciál v mieste náboja čo je je priamoproporcionálne do modulu elektrickej záťaže čo ktorý ho produkuje a nepriamo úmerný vzdialenosti d:

Keď sa vzďaľujeme od náboja q, elektrický potenciál klesá.

Ako vidíte na obrázku, všetky škvrnyv rovnakej vzdialenosti (červené čiary) k generujúcej záťaži (Q) sú v

rovnakýpotenciálelektrický a preto sa nazývajú ekvipotenciály. THE vzorec Na výpočet elektrického potenciálu sa používa toto:

U - elektrický potenciál (V)

Q - elektrický náboj (C)

k₀ – konštanta elektrostatického vákua (9.0.10⁹ N.m²/C²)

d - vzdialenosť (m)

Elektrický potenciál môže priznať signály algebraický, pozitívne a negatívny,súvisiacepriamo Páči sa mi to znak nabitia ktorý generuje potenciál a so vzdialenosťou d až do toho poplatku. To znamená, že v blízkosti elektricky nabitého telesa existuje nekonečne veľa hodnôt elektrického potenciálu, určených vzdialenosťou od tohto náboja. Týmto spôsobom bude elektrický potenciál náboja presne rovný 0 len vtedy, keď je vzdialenosť medzi bodom, v ktorom chcete merať nulový potenciál, a nábojom nekonečne veľká.

Prečítajte si tiež: Elektrický prúd: vzorce a vyriešené úlohy

Existuje ďalší spôsob, ako definovať elektrický potenciál jeho vzťahom k elektrickej potenciálnej energii, takto:

A_Nohatam – elektrická potenciálna energia (J)

Definícia elektrického potenciálu

Zvážte, že a poplatokelektrickýdochvíľnyčo je v bode THE rovnomerného elektrického poľa A, ako je znázornené na obrázku, a potom sa posunie do bodu B.

Poďme vypočítať energie potrebné na to, aby bol poplatok premiestnenýmedzivyškvrnyA a B, oddelené vzdialenosťou d. Na tento účel použijeme definíciu Práca:

Pamätajte si, že elektrická sila vytvorený elektrickým poľom a pôsobiaci na náboj q sa rovná súčinu náboja q s elektrickým poľom E:

Spojením predchádzajúcich vzorcov máme iný výraz pre prácu vykonanú elektrickou silou:

Ďalej si musíme pamätať, aký je vzťah medzi elektrickým poľom. A a elektrický potenciál U. Takto:

Nakoniec nájdeme výraz použitý na výpočet elektrického potenciálu z hľadiska práce vykonanej na presun elektrického náboja medzi bodmi A a B, ako teraz ukazujeme:

Pretože práca vykonaná na presun elektrického náboja medzi bodmi A a B je ekvivalentná množstvo elektrickej energie, ktorú záťaž „získala“ alebo „stratila“, možno pochopiť elektrický potenciál ako pomer energie k nabitiu, ako je vysvetlené.

Prečítajte si tiež: Kalorimetria - veda, ktorá študuje výmenu tepla a jej javy

Elektrický potenciál je dôležitá fyzikálna veličina pre štúdium elektrostatiky

Cvičenia o elektrickom potenciáli

Otázka 1) Medzi dvoma nabitými kovovými platňami, vzdialenými od seba 10 cm, je elektrické pole 500 V/m. Určte rozdiel elektrického potenciálu medzi nimi.

a) 10V

b) 100 V

c) 50 V

d) 500 V

e) 5000 V

Spätná väzba: písmeno C

Rozhodnutie:

Po prepočte vzdialenosti medzi doskami, jej premene na metre (10 cm = 0,1 m), použijeme vzorec, ktorý spája elektrické pole s potenciálnym rozdielom, pozorujeme:

Pomocou uvedeného výpočtu sme zistili, že potenciálny rozdiel medzi doskami je 50 V, takže správnou alternatívou je písmeno c.

otázka 2) Prečítajte si vyhlásenia týkajúce sa elektrického potenciálu:

I – Elektrický potenciál je skalárna veličina.

II – Jednotkou merania elektrického potenciálu je ampér (A).

III – Elektrický potenciál v určitom bode priestoru je nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti k elektrickému náboju.

IV – Jednotkou merania elektrického potenciálu podľa SI je volt (V).

Je (sú) pravdivé:

a) I a II

b) I a IV

c) II a III

d) I, II a III

e) II, III a IV

Spätná väzba: Písmeno B

Rozhodnutie:

Vyhlásenia II a III sú nepravdivé, pretože meracou jednotkou je volt a elektrický potenciál je nepriamo úmerný vzdialenosti od záťaže. Tvrdenia I a IV sú teda správne.

otázka 3) Elektricky nabitá častica s nábojom 2 mC (2.0.10^-3 C), podstúpi prácu 5,0 J pri preprave medzi dvoma bodmi elektrického obvodu. Určte potenciálny rozdiel medzi týmito bodmi.

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

Spätná väzba: Písmeno D

Rozhodnutie:

Na vyriešenie cvičenia stačí použiť vzorec, ktorý spája elektrický potenciál a prácu, pozorujte:

Podľa získaného výsledku je správnou odpoveďou písmeno d.

Od Rafaela Hellerbrocka
Učiteľ fyziky

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm