Bu mövzunu öyrənməzdən əvvəl, əvvəlcə başa düşməlisiniz materi ehtiyac yoxdurfizika, mühafizəkar üslub, elektrik yükü, Kulon qanunu dan elektrik sahəsi.
Elektrik qüvvəsi mühafizəkar qüvvədir
Cazibə qüvvəsi və yay qüvvəsindən başqa, mühafizəkar qüvvənin başqa bir nümunəsi elektrik qüvvəsidir. Elektrik qüvvəsinin niyə mühafizəkar qüvvə adlandırıldığını daha yaxşı başa düşmək üçün aşağıdakı izahatı oxuyun.
Şəkildə göstərildiyi kimi, iki elektrik yüklü lövhə olduğunu düşünək, sol lövhə müsbət, sağ lövhə isə mənfi yüklüdür.n mənfi. Arasındakı ox hər iki lövhə də elektrik sahəsi xətləri yang müsbət yükdən mənfi yükə doğru. Müsbət yük müsbət yüklü lövhənin yaxınlığındadır.
Elektrik sahəsinin olması müsbət yükə səbəb olurif elektrik sahəsi ilə eyni istiqamətdə elektrik qüvvəsi yaşayır və beləliklə, müsbət yük sürətlənir sağa mənfi yüklü lövhəyə doğru. Elektrik qüvvəsinin istiqaməti sağa, eyni istiqamətdədir hərəkət istiqaməti yük, beləliklə elektrik qüvvəsi yük üzərində müsbət iş görür. Riyazi olaraq, elektrik qüvvəsinin müsbət yük üzərində gördüyü iş belədir W = F s = q E s, dburada W = iş, F = elektrik qüvvəsi, s = iki lövhə arasındakı məsafə, q = müsbət yük, E = elektrik sahəsi.
Mənfi yüklü lövhəyə yaxınlaşdıqdan sonra, əgər müsbət yük istəməkqayıtmaqola bilər orijinal vəziyyətinə yaxın müsbət yüklü lövhə onda sizin stilinizə ehtiyacınız varvar Şarj müsbət olduqda köçürülüb sola müsbət yüklü lövhəyə doğru, elektrik qüvvəsi sağa yönəlmiş qalır ki, elektrik qüvvəsi yük üzərində mənfi iş görsün. Riyazi olaraq, elektrik qüvvəsinin müsbət yük üzərində gördüyü iş W = – F s = – q E s-dir.
Uelektrik qüvvəsinin müsbət yükə sərf etdiyi ümumi səy, Yük sağa doğru hərəkət etdikdə, yenidən sola, orijinal vəziyyətinə qayıdır W =-dir q E s – q E s = 0. Əgər qüvvənin cisim ilkin vəziyyətindən uzaqlaşıb ilkin vəziyyətinə qayıtdıqda üzərinə gördüyü ümumi iş sıfıra bərabərdirsə, qüvvə mühafizəkar qüvvədir. Yuxarıdakı izahata əsasən, elektrik qüvvəsinin mühafizəkar qüvvə olduğu qənaətinə gəlmək olar.
Elektrik qüvvəsi və elektrik potensialı enerjisi
Mühafizəkar qüvvənin gördüyü iş potensial enerjinin dəyişməsi ilə əlaqədardır. Məsələn, cazibə qüvvəsinin kütlə üzərində gördüyü iş kütlənin cazibə potensial enerjisini dəyişdirir. Eynilə, elektrik qüvvəsinin elektrik yükü üzərində gördüyü iş yükün elektrik potensial enerjisini dəyişdirir.
Homojen elektrik sahəsində müsbət yük
Aşağıdakı iki rəqəm potensial enerjidə dəyişiklik yaradan mühafizəkar qüvvənin gördüyü işin nümunələrini göstərir. Cazibə qüvvəsinin gördüyü işin və cazibə potensial enerjisindəki dəyişikliyin izahları elektrik qüvvəsinin gördüyü işi və elektrik potensial enerjisindəki dəyişikliyi anlamağı asanlaşdırmaq üçün müqayisə kimi istifadə olunur.
Soldakı şəkildə düşən bir obyekt göstərilir. pulsuz yer səthinə doğru. Hündürlükdə olduqda, cisim maksimum cazibə potensial enerjisinə malikdir. Bir cisim aşağıya doğru hərəkət etdikdə, cazibə qüvvəsi ona təsir göstərir. Cazibə qüvvəsinin istiqaməti cismin yerdəyişmə istiqaməti ilə, yəni aşağıya doğru eynidir, buna görə də cazibə qüvvəsi müsbət iş görür. Bir cisim aşağıya doğru sürətləndikdə, onun hündürlüyü azalır və bununla da cazibə potensial enerjisi azalır. Yerə çatmaq üzrəykən, cazibə potensial enerjisi minimum dəyərində olur. Belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, cazibə qüvvəsinin cisim üzərində gördüyü müsbət iş cismin cazibə potensial enerjisini azaldır. Qravitasiya potensial enerjisi itirilmir, əksinə kinetik enerjiyə çevrilir ki, bu da aşağıya doğru hərəkət edərkən cismin artan sürəti ilə göstərilir.
Sağdakı şəkildə müsbət yük göstərilir.f müsbət yüklü lövhənin yaxınlığındadır. Müsbət yüklü lövhənin yaxınlığında olduqda, yükün elektrik potensial enerjisi maksimumdur. İki lövhə arasında elektrik sahəsinin olması, yükün elektrik qüvvəsi ilə sürətlənməsinə səbəb olur. müsbət yüklü lövhədən mənfi yüklü lövhəyə. Nə vaxt yük sağa doğru hərəkət edir, elektrik qüvvəsi həm də eyni istiqamətdə yük yerdəyişməsi sağa doğrudur, beləliklə elektrik qüvvəsi müsbət iş görür. Hərəkət edərkən sağda, yükün kinetik enerjisi artır, elektrik potensial enerjisi isə azalır. Mənfi yüklü lövhəyə yaxınlaşdıqda, yükün elektrik potensial enerjisi minimum dəyərində olur. Belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, elektrik qüvvəsinin üzərində gördüyü müsbət iş yük, yükün elektrik potensial enerjisini azaldır. Səksinə, jika müsbət yük əvvəlki vəziyyətinə qayıdır onda yük ötürülməsinin istiqaməti sola, istiqamətin əksinədir sağa doğru elektrik qüvvəsinElektrik qüvvəsi əks istiqamətdə olduğundan, müsbət yük üzərində mənfi iş görür. Sola doğru hərəkət etdikcə elektrik potensial enerjisi artır. Buna görə də, elektrik qüvvəsinin yük üzərində gördüyü mənfi işin yükün elektrik potensial enerjisini artırdığı qənaətinə gəlmək olar.
Homojen elektrik sahəsində mənfi yük
Müsbət yüklərdən fərqli olaraq, mənfi yüklər mənfi yüklü lövhənin yaxınlığında olduqda maksimum elektrik potensial enerjisinə, müsbət yüklü lövhənin yaxınlığında olduqda isə minimum elektrik potensial enerjisinə malikdir. Təbii ki, elektrik yükləri təbii olaraq yüksək potensialdan aşağı potensiala doğru hərəkət edir, buna görə də mənfi yüklər də mənfi yüklü lövhədən müsbət yüklü lövhəyə doğru hərəkət edir. Mənfi yükün hərəkət istiqaməti sola, elektrik qüvvəsinin istiqaməti isə sağa doğrudur, buna görə də elektrik qüvvəsi mənfi iş görür. Sola hərəkət edərkən, mənfi yükün elektrik potensial enerjisi azalır və mənfi yük müsbət yüklü lövhənin yaxınlığında çatdıqda minimum dəyərə malikdir. Belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, elektrik qüvvəsinin gördüyü mənfi iş mənfi yükün elektrik potensial enerjisini azaldır. Elektrik potensial enerjisi itirilmir, əksinə kinetik enerjiyə çevrilir ki, bu da müsbət yüklü lövhəyə doğru hərəkət edərkən yükün artan sürəti ilə göstərilir.
Homojen elektrik sahəsində elektrik potensial enerjisi
Yükün müəyyən bir mövqedə olduğu zaman onun elektrik potensial enerjisi məlum deyil. Lakin, yük bir yerdən digərinə keçərsə, onun elektrik potensial enerjisindəki dəyişiklik müəyyən edilə bilər. Buna görə də, vacib olan potensial enerjidəki dəyişiklikdir (ΔEP).
Müqayisə üçün, manqo gövdəsində olduqda, manqonun potensial enerjisi olur. cazibə qüvvəsi, lakin onun dəyəri bilinmir. Əgər manqo cazibə qüvvəsi ilə yerə doğru sürətləndirilirsə, onda azalma Manqo meyvəsinin cazibə potensial enerjisi W düsturundan istifadə etməklə hesablanaraq müəyyən edilə bilər = ΔEP = mgh, burada m = kütlə, g = cazibə qüvvəsinə görə sürətlənmə, h manqo gövdəsi ilə yer səthi arasındakı məsafədir.
Eynilə, yükün elektrik potensial enerjisindəki dəyişiklik, yükün bir nöqtədən digərinə elektrik qüvvəsi ilə sürətləndirilməsi zamanı məlum ola bilər. Əvvəllər izah edildiyi kimi, müsbət yük müsbət yüklü lövhədən bir nöqtəyə keçərsə... lövhə mənfi yüklənir, onda azalma Şarjın elektrik potensial enerjisi düsturla hesablanır W = ΔEP = q E s, burada q = elektrik yükü, E = elektrik sahəsi və s iki lövhə arasındakı məsafə və ya bir yerlə digər yer arasındakı məsafədir. Eynilə, mənfi yük mənfi yüklü lövhədən müsbət yüklü lövhəyə keçərsə, onda artım Mənfi yükün elektrik potensial enerjisi W = ΔEP = düsturu ilə hesablanır q E s.
İki nöqtəli yükün elektrik potensial enerjisi
Elektrik potensial enerjisindəki dəyişikliklər yalnız homogen elektrik sahəsindəki yüklər tərəfindən deyil, həm də tək bir elektrik yükünün yaratdığı elektrik sahəsində də baş verir. Tutaq ki, elektrik sahəsi yaradan tək bir Q yükü var və q yükü Q yükündən r məsafədədir.
Məlumat: k (Kulon sabiti) = 9 x 109 Nm2/C2, Q = elektrik sahəsi yaradan elektrik yükü, q = Q yükünün yaratdığı elektrik sahəsində yerdəyişmə yaşayan elektrik yükü, s = r = q yükünün Q yükündən məsafəsi.
Əgər hər iki yükün eyni işarəsi, + və ya – olarsa, onda iki yük bir-birini itələyir və ya bir-birindən uzaqlaşır ki, potensial enerjidəki dəyişiklik müsbət olsun (elektrik potensial enerjisi artır). Bu, kütləli cismin Yerdən yuxarıya doğru hərəkət etməsinə və hündürlüyü və cazibə potensial enerjisinin artmasına bənzəyir. Əksinə, əgər iki yükün fərqli işarələri varsa, iki yük bir-birini cəzb edir və ya bir-birinə yaxınlaşır ki, potensial enerjidəki dəyişiklik mənfi olsun (elektrik potensial enerjisi azalır). Bu, kütləli cismin Yerə doğru aşağıya doğru hərəkət etməsinə və hündürlüyü və cazibə potensial enerjisinin azalmasına bənzəyir.
Elektrik qüvvəsi mühafizəkar bir qüvvədir, buna görə də yükün yolunun forması elektrik potensial enerjisindəki dəyişikliyə təsir göstərmir. Elektrik potensial enerjisindəki dəyişikliyə təsir edən şey yükün başlanğıc və son mövqeləridir.
Növbəti mövzuda nəzərdən keçiriləcək elektrik potensialı, ilə sıx əlaqəli fiziki kəmiyyət elektrik potensial enerjisi.
