Artikulo bahin sa Enerhiya sa Potensyal nga Elektrisidad
Sa dili pa tun-an kini nga hilisgutan, sabta una ang trabaho, ang mga konserbatibong pwersa, ang relasyon tali sa mga konserbatibong pwersa ug potensyal nga kusog, ang mga mga pwersa sa kuryente ug ang natad sa kuryente.
Ang puwersa sa kuryente mao ang konserbatibo nga puwersa
Gawas sa puwersa sa grabidad ug puwersa sa tingpamulak, laing pananglitan sa konserbatibong puwersa mao ang puwersa sa kuryente. Aron mas masabtan nganong ang puwersa sa kuryente gitawag nga konserbatibong puwersa, sabta ang mosunod nga pagpasabut.
Pananglit adunay duha ka electrically charged plates sama sa gipakita sa hulagway, ang wala nga plate kay positibo ang karga, ug ang tuo nga plate kay negatibo ang karga. Ang pana taliwala sa duha ka plates mao ang mga linya sa electric field nga mogawas sa positive charge padulong sa negative charge. Ang positive charge duol sa positive electrically charged plate.
Ang presensya sa electric field hinungdan nga ang positibong karga makasinati sa puwersa sa kuryente sa direksyon sa electric field aron ang positibong karga mapadali sa tuo padulong sa negatibong karga nga plato. Ang direksyon sa puwersa sa kuryente sa tuo, sa direksyon sa paglihok sa karga, aron ang puwersa sa kuryente mohimo og positibong trabaho sa karga. Sa matematika, ang trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente sa positibong karga mao ang W = F d = q E d, diin ang W = trabaho, F = ang puwersa sa kuryente, d = distansya tali sa duha ka plato, q = positibong karga, E = electric field.
Human makaabot duol sa negatibong karga nga plato, kon ang positibong karga ibalik sa orihinal nga posisyon duol sa negatibong karga nga plato, gikinahanglan ang eksternal nga puwersa. Kon ang positibong karga ibalhin sa wala padulong sa positibong karga nga plato, ang puwersa sa kuryente magpabilin nga nakadirekta sa tuo aron ang puwersa sa kuryente mohimo og negatibong trabaho sa karga. Sa matematika, ang trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente sa positibong karga mao ang W = – F d = – q E d.
Ang kinatibuk-ang trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente sa positibong karga, kung ang karga molihok sa tuo, dayon molihok pag-usab sa wala sa orihinal nga posisyon niini, mao ang W = qEd – qEd = 0. Kung ang net work gihimo sa puwersa sa butang, kung ang butang molihok palayo gikan sa orihinal nga posisyon niini ug dayon mobalik sa orihinal nga posisyon niini, katumbas sa sero, nan ang puwersa usa ka konserbatibo nga puwersa. Base sa pagpasabut sa ibabaw, mahimong mahinulsulan nga ang puwersa sa kuryente usa ka konserbatibo nga puwersa.
Pwersa sa kuryente ug enerhiya sa potensyal nga kuryente
Ang trabaho nga gihimo sa mga konserbatibong pwersa adunay kalabotan sa mga pagbag-o sa potensyal nga enerhiya. Pananglitan, ang trabaho nga gihimo sa puwersa sa grabidad sa usa ka butang nga may masa nag-usab sa enerhiya sa grabidad sa butang nga may masa. Ingon man usab, ang trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente sa usa ka karga sa kuryente nag-usab sa enerhiya sa potensyal nga elektrikal sa karga.
Ang positibo nga karga sa homogenous nga electric field
Ang duha ka hulagway sa ubos nagpakita sa mga ehemplo sa trabaho nga gihimo sa konserbatibong pwersa nga hinungdan sa mga pagbag-o sa potensyal nga enerhiya. Ang pagpasabut sa trabaho nga gihimo sa puwersa sa grabidad ug ang mga pagbag-o sa potensyal nga enerhiya sa grabidad gigamit isip usa ka pagtandi,
aron mapadali ang pagsabot sa trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente ug ang mga pagbag-o sa enerhiya nga potensyal sa kuryente.
Ang hulagway sa wala nagpakita sa usa ka butang nga gawasnon nga nahulog padulong sa nawong sa yuta. Kung naa sa ibabaw, ang mga butang adunay labing taas nga gravitational potential energy. Kung molihok paubos, ang puwersa sa grabidad molihok sa butang. Ang direksyon sa puwersa sa grabidad parehas sa direksyon sa paglihok sa butang nga paubos aron ang puwersa sa grabidad mohimo og positibo nga trabaho. Kung gipadali paubos, ang gitas-on sa butang mokunhod aron ang gravitational potential energy sa butang mokunhod. Pag-abot sa yuta, ang gravitational potential energy minimum. Mahimong konklusyon nga ang positibo nga trabaho nga gihimo sa puwersa sa grabidad sa butang makapakunhod sa gravitational potential energy sa butang. Ang gravitational potential energy dili mawala apan mausab ngadto sa kinetic energy, nga gipakita sa pagtaas sa katulin sa butang kung kini molihok paubos.
Ang hulagway sa tuo nagpakita sa positibong karga duol sa positibong gikarga nga plato. Kung duol sa usa ka positibong gikarga nga plato, ang enerhiya sa potensyal sa kuryente adunay pinakataas nga bili. Ang presensya sa usa ka natad sa kuryente taliwala sa duha ka plato hinungdan nga ang karga mapadali sa puwersa sa kuryente gikan sa positibong gikarga nga plato ngadto sa negatibong gikarga nga plato. Kung ang karga molihok sa tuo, ang puwersa sa kuryente anaa usab sa direksyon sa pagbalhin sa karga ngadto sa tuo, aron ang puwersa sa kuryente mohimo og positibong trabaho. Samtang naglihok sa tuo, ang kinetic energy sa karga motaas samtang ang enerhiya sa potensyal sa kuryente mokunhod.
Sa pag-abot duol sa plato nga adunay negatibo nga karga, ang potensyal nga enerhiya sa kuryente adunay minimum nga kantidad. Mahimong mahinulti nga ang positibo nga trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente sa karga makapakunhod sa enerhiya sa potensyal sa kuryente sa karga. Sa laing bahin, kung ang positibo nga karga ibalik sa orihinal nga posisyon niini, ang direksyon sa karga mausab sa wala, sukwahi sa direksyon sa puwersa sa kuryente sa tuo. Tungod sa sukwahi nga direksyon, ang puwersa sa kuryente mohimo og negatibo nga trabaho sa positibo nga karga. Kung molihok sa wala, ang enerhiya sa potensyal sa kuryente motaas. Busa, mahimong mahinulti nga ang negatibo nga trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente sa karga nagdugang sa enerhiya sa potensyal sa kuryente sa karga.
Negatibong karga sa homogenous nga natad sa kuryente
Dili sama sa positibong karga, ang negatibong karga adunay pinakataas nga enerhiya sa potensyal sa kuryente kung kini duol sa negatibong karga nga plato ug ang pinakagamay nga enerhiya sa potensyal sa kuryente kung duol sa positibong karga nga plato. Natural lang, ang karga sa kuryente mobalhin gikan sa taas nga potensyal ngadto sa ubos nga potensyal, mao nga ang negatibong karga mobalhin usab gikan sa negatibong karga nga plato ngadto sa positibong karga nga plato. Ang direksyon sa pagbalhin sa negatibong karga anaa sa wala, samtang ang direksyon sa puwersa sa kuryente anaa sa tuo aron ang puwersa sa kuryente mohimo og negatibong trabaho. Kung mobalhin sa wala, ang enerhiya sa potensyal sa kuryente sa negatibong karga mokunhod ug adunay minimum nga kantidad kung ang negatibong karga moabot duol sa positibong karga nga plato. Mahimong konklusyon nga ang negatibong trabaho nga gihimo sa puwersa sa kuryente mokunhod sa enerhiya sa potensyal sa kuryente sa negatibong karga. Ang enerhiya sa potensyal sa kuryente dili mawala apan mausab ngadto sa kinetic energy nga mailhan pinaagi sa pagdugang sa katulin sa karga kung mobalhin padulong sa positibong karga nga plato.
Enerhiya sa potensyal nga kuryente sa homogenous nga natad sa kuryente
Ang enerhiya sa potensyal sa kuryente sa usa ka karga, kung ang karga naa sa usa ka piho nga posisyon, dili mahibal-an ang kantidad niini. Apan kung ang karga mobalhin gikan sa usa ka lugar ngadto sa lain, makalkulo ang pagbag-o sa enerhiya sa potensyal sa kuryente sa karga. Busa, ang makahuluganon mao ang pagbag-o sa enerhiya sa potensyal. Ang mga pagbag-o sa enerhiya sa potensyal sa kuryente (ΔEP) mahibal-an kung ang positibo nga karga mobalhin gikan sa taas nga potensyal (positibo nga gi-charge nga plato) ngadto sa ubos nga potensyal (negatibo nga gi-charge nga plato).
Alang sa pagtandi, kung ang mangga naa sa iyang punoan, ang mangga adunay gravitational potential energy, apan ang bili niini dili mahibal-an. Kung ang bunga sa mangga gipaspasan ngadto sa yuta pinaagi sa gravitational force, ang pagbag-o sa gravitational potential energy sa mangga mahibal-an pinaagi sa pagkalkulo gamit ang pormula nga W = ΔEP = mgh,
diin ang m = masa, g = pagpadali sa grabidad, h = ang gilay-on tali sa mangga ug sa nawong sa yuta.
Maingon man usab, ang mga pagbag-o sa enerhiya sa kuryente sa usa ka karga mahibal-an kung ang puwersa sa kuryente mopaspas sa karga gikan sa usa ka punto ngadto sa lain. Sama sa gipasabot kaniadto, kung ang positibo nga karga mobalhin gikan sa positibo nga gikarga nga plato ngadto sa negatibo nga gikarga nga plato,
Ang pagbag-o sa enerhiya sa potensyal nga elektrikal gikalkulo gamit ang pormula nga W = ΔEP = qEd, diin ang q = ang karga sa kuryente, E = ang natad sa kuryente ug d = ang gilay-on tali sa usa ka lugar ug sa laing lugar. Ingon man usab, kung ang negatibo nga karga mobalhin gikan sa negatibo nga gikarga nga plato ngadto sa positibo nga gikarga nga plato, ang pagtaas sa enerhiya sa potensyal nga elektrikal sa negatibo nga karga gikalkulo gamit ang pormula nga W = ΔEP = qEd.
Ang enerhiya sa kuryente nga potensyal sa duha ka punto nga karga
Ang mga pagbag-o sa enerhiya sa potensyal nga elektrikal dili lamang masinati sa karga sa usa ka homogenous nga electric field, apan lakip usab ang electric field nga gihimo sa usa ka electric charge. Pananglit adunay usa ka karga Q nga nagpatunghag electric field ug ang karga nga q adunay gilay-on nga r gikan sa karga Q.
Q = karga sa kuryente nga hinungdan sa usa ka electric field
q = karga sa kuryente nga nabalhin sa natad sa kuryente nga gihimo sa karga nga Q
d = r = gilay-on sa karga q gikan sa karga Q.
Kon ang duha ka karga adunay parehas nga timaan, + o -, nan ang duha ka karga magpalayo sa usag usa o magpalayo sa usag usa aron ang mga pagbag-o sa potensyal nga enerhiya mahimong positibo (ang enerhiya sa potensyal sa kuryente motaas). Kini sama sa usa ka butang nga nagdagan pataas palayo sa yuta aron ang gitas-on ug ang enerhiya sa potensyal sa grabidad motaas. Sa laing bahin, kon ang timaan sa duha ka karga dili parehas, ang duha ka karga magbira sa usag usa o magduol sa usag usa aron ang pagbag-o sa potensyal nga enerhiya mahimong negatibo (ang enerhiya sa potensyal sa kuryente mokunhod). Kini sama sa usa ka butang nga nagdagan paubos nga nagpaduol sa nawong sa yuta aron ang gitas-on ug ang enerhiya sa potensyal sa grabidad mokunhod.
Ang puwersa sa kuryente usa ka konserbatibo nga puwersa, busa ang porma sa agianan sa karga dili makaapekto sa mga pagbag-o sa enerhiya sa potensyal sa kuryente. Ang nakaimpluwensya sa bili sa mga pagbag-o sa enerhiya sa potensyal sa kuryente mao ang inisyal nga posisyon ug ang katapusang posisyon sa karga.
Sa sunod nga hilisgutan, atong tun-an ang mahitungod sa electric potential, mga pisikal nga kantidad nga adunay dakong kalabotan sa electrical potential energy.
