Пример за електрически потенциал

5 примера за електрически потенциал

1. Определете електрически потенциал в точка на 1 cm от заряда q = 5,0 μC. Константата на Кулон (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C.
Дискусия
Известно е, че:
Разстояние от заряда (r) = 1 см = 1/100 м = 0,01 м = 10^-2 m
Заряд (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10^-6 Кулон
Попитано: Електрически потенциал (V)
Отговор:

Електрически потенциал:

Електрическият потенциал е 4,5 x 10⁶ Волт

2. Заряд Q₁ = 5,0 μC и заряд Q₂ = 6,0 μC. Константа на Кулон (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Точка А е по средата на двете товарОпределете електрическия потенциал в точка А!
Дискусия
Известно е, че:
Заряд Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Разстояние на точка А от Q₁ = 10 см = 0,1 м = 10^-1 m
Заряд Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Разстояние на точка А от Q₂ = 10 см = 0,1 м = 10^-1 m
Константата на Кулон (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Попитано: Електрически потенциал в точка А
Отговор:

Електрически потенциал 1:

Електрически потенциал 2:

Електрически потенциал в точка А:

V = V₂ - V₁
V = (54 – 45) x 10⁴
V = 9 x 10⁴
Електрическият потенциал в точка А е 9 x 10⁴ Волт

3. Заряд q₁ = 5,0 μC и заряд q₂ = 6,0 μC. Константа на Кулон (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 В. Определете електрическия потенциал в точка А!
Дискусия
Известно е, че:
Заряд Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Разстояние на точка А от Q₁ = 40 см = 0,4 м = 4 x 10^-1 m
Заряд Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Разстояние на точка А от Q₂ = 50 см = 0,5 м = 5 x 10^-1 m
Константата на Кулон (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Попитано: Електрически потенциал в точка А
Отговор:

Електрически потенциал 1:

Електрически потенциал 2:

Електрически потенциал в точка А:

V = V₁ + V₂
V = (-11,25 + 10,8) x 10⁴
V = -0,45 x 10⁴
V = -4,5 x 10³
Електрическият потенциал в точка А е -4,5 x 10³ Волт

4. Национални изпитни въпроси за SMA/MA Физика U-ZC-2013/2014 № 28
Куха проводяща сфера е заредена с положителен електрически заряд от 500 µC, както е показано на следващата фигура:
Кое от следните твърдения е правилно?
A. Електрически потенциал в точка P = 2 пъти електрическия потенциал в точка R
Б. Електрическият потенциал в точка Q е същият като в точка P.
C. Електрически потенциал в точка T = 2 пъти електрическия потенциал в точка Q
Г. Електрическият потенциал в точка P е същият като в точка T.
Д. Електрическият потенциал в точките P, Q и R е еднакъв.
Дискусия
Куха проводима сфера, следователно няма електрически заряд вътре в сферата. Според приложение на закона на Гаус, ако няма електрически заряд в кухата сфера, тогава няма електрическо поле в кухата сфера.

Електрическо поле има връзка с разликата в електрическия потенциал, която се изразява чрез уравнението V_ab = E d, където V_ab = потенциална разлика между две точки, E = електрическо поле и d = разстояние между две точки. E = 0, следователно Vab = 0. Електрическото поле е нула, следователно и потенциалната разлика е нула. Нулева потенциална разлика означава, че няма разлика в електрическия потенциал вътре в кухата сфера. С други думи, електрическият потенциал във всички точки вътре в кухата сфера е еднакъв. Големината на електрическия потенциал вътре в кухата сфера е същата като електрическия потенциал на повърхността на сферата.

Колкото по-далеч от повърхността на сферата, толкова по-малък е електрическият потенциал в тази точка. Това се основава на уравнението за разлика в електрическия потенциал. V_ab = k Q/r, Къде r = разстояние от центъра на топката до точката, където се изчислява потенциалната разликаВъз основа на това уравнение, разстоянието (r) е обратно пропорционално на потенциалната разлика (V_ab), така че колкото по-голямо е разстоянието на дадена точка от центъра на топката, толкова по-малка е електрическата потенциална разлика между центъра на топката и тази точка. Точка R е по-близо до центъра на топката, докато точка T е по-далеч от центъра на топката, така че потенциалната разлика между точка R и центъра на топката е по-голяма, докато потенциалната разлика между точка T и центъра на топката е по-малка. С други думи, електрическият потенциал в точка R е по-голям от електрическия потенциал в точка T.

Забележка: Разграничавайте електрически потенциал с разлика в електрическия потенциал. Електрически потенциал не може да се изчисли по стойност, докато разликата в електрическия потенциал може да се изчисли по стойност, използвайки формулата V_ab = k Q/rАко в дадено пространство има електрическо поле, тогава всяка точка в пространството има електрически потенциал, а разликата в електрическия потенциал се изчислява чрез сравняване на две различни точки. С други думи, в една и съща точка има електрически потенциал, но няма разлика в електрическия потенциал.

Верните отговори са Б и Д.

5. Национални изпитни въпроси за SMA/MA Физика U-ZC-2013/2014 № 28
Куха проводяща сфера има заряд от 4 µC и радиус от 10 cm, както е показано на фигурата. Кое твърдение за електрическия потенциал (V) върху сферата е правилно?
А.В._A > V_B
Б. В._B > V_A
C. V_A = V_B
Д.В._A <V_C
Е.В._B <V_C
Дискусия
Въз основа на обяснението във въпрос номер 1, V_A = V_B, V_A > V_C и V_B > V_C.
Верният отговор е C.