Elektriese potensiaal by die geleier van die bal – probleme en oplossings
1. 'n 4-μC hol balgeleier het 'n radius van 8 cm. Bepaal die elektriese potensiaal op die oppervlak van die bal. (k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 )
Bekend:
Die elektriese lading (Q) = 4 μC = 4 x 10-6 C 
Die radius van die bal (r) = 8 cm = 8 x 10⁻² m
Coulomb se konstante (k) = 9.10 9 Nm² .C - 2
Gewenste: Die elektriese potensiaal op die oppervlak van die bal (V)
oplossing:
V = kQ / r
V = (9 x 10⁶ ) (4 x 10⁻⁶ ) / (9 x 10⁻² )
V = (36 x 10³ ) / (3 x 10⁻² )
V = (36/8) x 103 x 102
V = 4.5 x 105 Volt
2. 'n Sferiese geleier het 'n radius van 3 cm (1 μC = 10⁻⁶ C en k = 9.10⁻⁶ Nm² . C⁻² ) . As die geleier positief gelaai is +1 μC, dan is die elektriese potensiaal by punt A …
oplossing:
Die elektriese potensiaal binne die sferiese geleier = Die elektriese potensiaal aan die oppervlak van die sferiese geleier.
Bekend:
Die elektriese lading (Q) = 1 μC = 1 x 10-6 C 
Die radius van die sferiese geleier (r) = 3 cm = 3 x 10⁻² m
Coulomb se konstante (k) = 9.10 9 Nm² .C - 2
Gewenste: Die elektriese potensiaal by punt A (V)
oplossing:
V = kQ / r
V = (9 x 10⁶ ) (1 x 10⁻⁶ ) / (9 x 10⁻² )
V = (9 x 10³ ) / (3 x 10⁻² )
V = (9/3) x 103 x 102
V = 3 x 105 Volt
3. 'n Hol metaalbal met 'n radius van 9 cm het 'n elektriese lading van 6.4 x 10⁻⁶ Coulomb , soos in die figuur hieronder getoon. Afstand tussen punt O en punt P = 4 cm; Afstand tussen punt P en punt Q = 5 cm; Afstand tussen punt Q en punt R = 18 cm en k = 9.10⁻⁶ Nm² . C⁻² . Bepaal die elektriese potensiaal by punt P.
Oplossing
Die elektriese potensiaal binne die sferiese geleier = Die elektriese potensiaal aan die oppervlak van die sferiese geleier.
Bekend:
Die elektriese lading (Q) = 6.4 x 10-9 C
Die radius van die sferiese geleier (r) = OP + PQ = 4 cm + 5 cm = 9 cm = 9 x 10-2 m
Coulomb se konstante (k) = 9.10 9 Nm² .C - 2
Gewenste: Die elektriese potensiaal by punt P (V)
oplossing:
V = kQ / r
V = (9 x 10⁶ ) (6,4 x 10⁻⁶ ) / (9 x 10⁻² )
V = 10⁶ (6,4 x 10⁻⁶ ) / 10⁻⁶
V = 6.4 / 10 -2
V = 6.4 x 10²
V = 6.4 x 100
V = 640 Volt
1. Vraag: Wat is elektriese potensiaal?
Antwoord: Elektriese potensiaal is die elektriese potensiële energie per eenheidslading by 'n spesifieke punt in die ruimte.
2. Vraag: Hoe word die elektriese potensiaal op die oppervlak van 'n geleidende bal bepaal?
Antwoord: Die elektriese potensiaal op die oppervlak van 'n geleidende bal is uniform en word gegee deur die formule V = kQ/R, waar Q die lading op die bal is en R sy radius is.
3. Vraag: Waarom is die elektriese potensiaal oral konstant op die oppervlak van 'n gelaaide geleidende bal?
Antwoord: Geleiers in elektrostatiese ewewig het 'n elektriese veld wat loodreg op die oppervlak is. Dus word geen arbeid verrig om 'n lading op die oppervlak te beweeg nie, wat die potensiaal konstant hou.
4. Vraag: Hoe wissel die potensiaal binne 'n geleidende bal?
Antwoord: Binne 'n uniform gelaaide geleidende bal wissel die elektriese potensiaal, maar in die geval van 'n hol geleidende bal bly die potensiaal konstant binne en is gelyk aan die potensiaal op sy oppervlak.
5. Vraag: Hoe beïnvloed die grootte van die geleidende bal sy oppervlakpotensiaal, gegewe 'n konstante lading?
Antwoord: 'n Groter bal (groter R) sal 'n kleiner oppervlakpotensiaal hê vir 'n gegewe lading Q, gebaseer op die formule V = kQ/R.
6. Vraag: Hoe hou elektriese potensiaal verband met elektriese veld?
Antwoord: Elektriese potensiaal en elektriese veld word verwant deur die vergelyking E = -dV/dr, waar dV die verandering in potensiaal en dr die verandering in posisie is.
7. Vraag: Waarom kan ons nie 'n elektriese veld binne 'n geleidende bal in elektrostatiese ewewig hê nie?
Antwoord: Elektrone in 'n geleier beweeg totdat hulle enige eksterne elektriese velde uitkanselleer. Sodra ewewig bereik word, word die elektriese veld binne die geleier nul.
8. Vraag: Wat sou met die elektriese potensiaal van 'n geleidende bal gebeur as die hoeveelheid lading daarop verdubbel word?
Antwoord: Verdubbeling van die lading Q sal die elektriese potensiaal V verdubbel, gegewe die verhouding V = kQ/R.
9. Vraag: Wat is die betekenis van die term 'k' in die formule vir elektriese potensiaal?
Antwoord: 'k' is Coulomb se konstante, wat ongeveer 8.99 x 10⁹ N.m²/C² in vakuum is.
10. Vraag: Hoe verskil elektriese potensiële energie van elektriese potensiaal?
Antwoord: Elektriese potensiële energie is die energie wat 'n lading het as gevolg van sy posisie in 'n elektriese veld, terwyl elektriese potensiaal die elektriese potensiële energie per eenheidslading is.
11. Vraag: Beïnvloed 'n gelaaide geleidende bal die elektriese potensiaal van nabygeleë voorwerpe?
Antwoord: Ja, enige gelaaide voorwerp skep 'n elektriese veld in sy omgewing, wat die elektriese potensiaal van nabygeleë voorwerpe beïnvloed.
12. Vraag: Hoe word die elektriese potensiaal by 'n punt naby 'n gelaaide geleidende bal bereken?
Antwoord: Dit word bereken met behulp van die formule V = kQ/r, waar r die afstand vanaf die middelpunt van die bal na die punt is.
13. Vraag: As twee identiese geleidende balle, een gelaai en een ongelaai, in kontak gebring en dan geskei word, wat gebeur met die potensiaal van elkeen?
Antwoord: Die lading sal gelykop tussen die twee balle versprei word, wat hul potensiale identies maak.
14. Vraag: Wat is die rol van die aardingsproses in die beïnvloeding van die potensiaal van 'n geleidende bal?
Antwoord: Deur 'n geleier te aard, kan dit lading met die Aarde uitruil totdat sy potensiaal nul word.
15. Vraag: Waarom is die elektriese potensiaal nul binne 'n geaarde geleidende bal?
Antwoord: Wanneer 'n geleier geaard is, ruil dit ladings met die Aarde uit totdat die elektriese veld daarbinne neutraliseer word, wat die potensiaal nul maak.
16. Vraag: Beïnvloed die vorm van 'n geleier sy oppervlakpotensiaal?
Antwoord: Vir 'n gegewe lading kan die verspreiding met die vorm wissel, maar in elektrostatiese ewewig bly die potensiaal konstant oor die oppervlak van enige geleier.
17. Vraag: Hoe wissel die verspreiding van lading op 'n nie-sferiese geleier?
Antwoord: Op 'n nie-sferiese geleier is lading geneig om meer by skerp punte of kante op te hoop as gevolg van die konsentrasie van elektriese veldlyne.
18. Vraag: Waarom kan voëls op hoëspanningskraglyne sit sonder om elektrokus te kry?
Antwoord: Voëls word nie geëlektrokuteer omdat hulle nie 'n stroombaan voltooi nie. Die elektriese potensiaal is konstant oor hul hele liggaam aangesien hulle slegs een draad raak, so daar is geen potensiaalverskil nie.
19. Vraag: Hoe beïnvloed die teenwoordigheid van 'n diëlektriese materiaal naby 'n gelaaide geleidende bal sy elektriese potensiaal?
Antwoord: 'n Diëlektriese materiaal beïnvloed die elektriese veld naby die geleier, wat die potensiaal kan beïnvloed. Tipies verminder diëlektrika die effektiewe elektriese veld.
20. Vraag: Wat is die elektriese potensiaal by 'n punt oneindig ver van 'n gelaaide geleidende bal?
Antwoord: Die elektriese potensiaal nader nul soos 'n mens oneindig ver van die gelaaide bron beweeg.
Om die nuanses van elektriese potensiaal te verstaan, veral met geleiers soos balle, bied insigte in baie verskynsels in elektrostatika en werklike toepassings.
