Elektrisk potential: egenskaper och övningar

Potentialelektrisk eller Spänningelektrisk är mängden energi behövs för att flytta a elektrisk laddning enhetlig mellan två distinkta punkter i en region med en elektriskt fält. O potentialelektrisk det är en fysisk storlek klättra mäta in volt (V), vilket motsvarar joulepercoulomb (J/C) i enheter SI.

Läs också: Elektrostatik - vad är det, lösta formler och övningar

Elektriska potentiella egenskaper

O potentialelektrisk är mängden elektrisk potentiell energi, i joule, per laddningsenhet, in coulomb. Förstå: hävdar att ett uttag ger 110V av elektrisk potential motsvarar att säga att den ger efter 110 J energi för varje coulomb av elektrisk laddning som passerar genom dess terminaler.

Den elektriska potentialen vid den punkt där laddningen Vad är är direktproportionell till den elektriska lastmodulen Vad som producerar den, och omvänt proportionell mot avståndet d:

När vi går bort från laddningen q minskar den elektriska potentialen.

Som du kan se i figuren, alla fläckarlika långt (röda linjer) till den genererande lasten (Q) är i

sammapotentialelektrisk och därför kallas de ekvipotentialer. DE formel som används för att beräkna den elektriska potentialen är detta:

U – elektrisk potential (V)

F – elektrisk laddning (C)

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

d – avstånd (m)

Den elektriska potentialen kan medge signaler algebraisk, positiv och negativ,relateraddirekt tycka om laddningsskylt som genererar potentialen och med avståndet d upp till den avgiften. Detta är att säga att i närheten av en elektriskt laddad kropp finns det oändligt många värden på elektrisk potential, bestämt av avståndet till den laddningen. På så sätt blir en elektrisk potential för en laddning endast exakt lika med 0 när avståndet mellan punkten där man vill mäta en nollpotential och laddningen är oändligt stort.

Läs också: Elektrisk ström: formler och lösta övningar

Det finns ett annat sätt att definiera elektrisk potential genom att relatera den till elektrisk potentiell energi, så här:

OCH_Fotdär – elektrisk potentiell energi (J)

Definition av elektrisk potential

Tänk på att a avgiftelektriskpunktligVad är vid en punkt DE enhetligt elektriskt fält OCH, som visas i figuren, och flyttas sedan till punkten B.

Låt oss beräkna energi krävs för att avgiften ska vara förskjutenmellandufläckarA och B, åtskilda av ett avstånd d. För att göra detta kommer vi att använda definitionen av Arbete:

Kom ihåg att elektrisk kraft produceras av det elektriska fältet och verkar på laddningen q är lika med produkten av laddningen q med det elektriska fältet E:

Förenar vi de tidigare formlerna har vi ett annat uttryck för det arbete som utförs av elektrisk kraft:

Därefter måste vi komma ihåg hur förhållandet mellan det elektriska fältet är. OCH och den elektriska potentialen U. Således:

Slutligen hittar vi ett uttryck som används för att beräkna den elektriska potentialen i termer av det arbete som gjorts för att flytta den elektriska laddningen mellan punkterna A och B, som vi nu visar:

Eftersom arbetet som görs för att flytta den elektriska laddningen mellan punkterna A och B motsvarar mängd elektrisk energi som lasten "fått" eller "förlorat", den elektriska potentialen kan förstås som en energi till laddningsförhållande, som förklarats.

Läs också: Kalorimetri - en vetenskapsgren som studerar värmeväxling och dess fenomen

Elektrisk potential är en viktig fysisk storhet för studier av elektrostatik

Övningar på elektrisk potential

Fråga 1) Mellan två laddade metallplattor med 10 cm avstånd från varandra finns ett elektriskt fält på 500 V/m. Bestäm den elektriska potentialskillnaden mellan dem.

a) 10V

b) 100V

c) 50V

d) 500V

e) 5000 V

Respons: Bokstaven C

Upplösning:

Efter att ha omvandlat avståndet mellan plattorna, omvandlat det till meter (10 cm = 0,1 m), kommer vi att använda formeln som relaterar det elektriska fältet till potentialskillnaden, observera:

Genom den visade beräkningen fann vi att potentialskillnaden mellan plattorna är 50 V, så det korrekta alternativet är bokstaven c.

Fråga 2) Granska uttalandena relaterade till elektrisk potential:

I – Den elektriska potentialen är en skalär storhet.

II – Den elektriska potentialmätenheten är ampere (A).

III – Den elektriska potentialen vid en viss punkt i rymden är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet till den elektriska laddningen.

IV – Den elektriska potentialmätenheten, enligt SI, är volt (V).

Är(är) sant:

a) I och II

b) I och IV

c) II och III

d) I, II och III

e) II, III och IV

Respons: Bokstaven B

Upplösning:

Påståenden II och III är falska, eftersom måttenheten är volt och den elektriska potentialen är omvänt proportionell mot avståndet till lasten. Således är påståendena I och IV korrekta.

Fråga 3) En elektriskt laddad partikel med en laddning på 2 mC (2.0.10^-3 C), genomgår ett arbete på 5,0 J när det transporteras mellan två punkter i en elektrisk krets. Bestäm potentialskillnaden mellan dessa punkter.

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

Respons: Bokstaven D

Upplösning:

För att lösa övningen, använd bara formeln som relaterar elektrisk potential och arbete, observera:

Enligt det erhållna resultatet är det korrekta svaret bokstaven d.

Av Rafael Hellerbrock
Fysikalärare

Källa: Brasilien skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm