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.
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:

ANohatam – elektrická potenciálna energia (J)

Neprestávaj teraz... Po reklame viac ;)

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
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 pri preprave medzi dvoma bodmi elektrického obvodu prácu 5,0 J. 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

Chceli by ste odkázať na tento text v školskej alebo akademickej práci? Pozri:

HELERBROCK, Rafael. "Elektrický potenciál"; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm. Prístupné 27. júla 2021.

fyzika

Pohybujúce sa náboje v špecifickom plyne zvýrazňujú farebný vzor plazmovej gule.
elektrické náboje v pohybe

Viete, ako funguje pohyb elektrických nábojov? Čo tak dozvedieť sa o téme viac? Keď na elektrický náboj pôsobí elektrické pole, pôsobí naň elektrická sila, ktorá sa pohybuje v smere sily. Vo vnútri materiálov sa však pohyb bremien stáva chaotickým a občas extrémne pomalým.

Fourierov zákon. Prehľad Fourierovho zákona

Fourierov zákon. Prehľad Fourierovho zákona

Keď sme študovali prenos tepla vedením, videli sme, že k tomuto procesu prenosu tepla dochádza ce...

read more
Entropia a druhý zákon. Definície entropie a druhého zákona

Entropia a druhý zákon. Definície entropie a druhého zákona

Pojmy reverzibilné a nevratné procesy možno matematicky opísať pomocou konceptu entropie. Ale sk...

read more
Sedem najčastejších chýb pri štúdiu fyziky

Sedem najčastejších chýb pri štúdiu fyziky

Vo fyzike existujú niektoré koncepty, ktoré sú často zmätené a / alebo nesprávne interpretované, ...

read more