Cyn astudio'r pwnc hwn, yn gyntaf deallwch y deunydd ar ffiseg , grymoedd ceidwadol , gwefr drydanol , cyfraith Coulomb a meysydd trydanol.
Mae grym trydanol yn rym ceidwadol
Ar wahân i rym disgyrchiant a grym gwanwyn, enghraifft arall o rym ceidwadol yw'r grym trydanol. I ddeall yn well pam y gelwir y grym trydanol yn rym ceidwadol, darllenwch yr esboniad canlynol.
Tybiwch fod dau blât â gwefr drydanol fel y dangosir yn y llun, mae'r plât chwith â gwefr bositif a'r plât dde â gwefr negatif.n negyddol. Y saeth rhwng mae'r ddau blât yn llinellau maes trydanol yang allan o wefr bositif tuag at wefr negatif. Mae gwefr bositif yn agos at blât â gwefr bositif.
Mae presenoldeb maes trydanol yn achosi i wefr bositif brofi grym trydanol i'r un cyfeiriad â'r maes trydanol, fel bod y wefr bositif yn cael ei chyflymu i'r dde tuag at y plât â gwefr negyddol. Cyfeiriad y grym trydanol yw i'r dde, i'r un cyfeiriad â chyfeiriad symudiad y wefr, fel bod y grym trydanol yn gwneud gwaith positif ar y wefr. Yn fathemategol, y gwaith a wneir gan y grym trydanol ar wefr bositif yw W = F s = q E s, lle mae W = gwaith, F = grym trydanol, s = pellter rhwng y ddau blât, q = gwefr bositif, E = maes trydanol.
Ar ôl cyrraedd yn agos at y plât â gwefr negatif, os gwefr bositif eisiaudychwelydGall fod yn i'w safle gwreiddiol ger plât â gwefr bositif yna mae angen eich steilyn Pan fydd y gwefr yn bositif symud i'r chwith tuag at y plât â gwefr bositif, mae'r grym trydanol yn parhau i gael ei gyfeirio i'r dde fel bod y grym trydanol yn gwneud gwaith negatif ar y gwefr. Yn fathemategol, y gwaith a wneir gan y grym trydanol ar wefr bositif yw W = – F s = – q E s.
Cyfanswm y gwaith a wneir gan y grym trydanol ar wefr bositif, pan fydd y gwefr yn symud i'r dde ac yna'n symud eto i'r chwith i'w safle gwreiddiol yw W = q E s – q E s = 0. Os yw cyfanswm y gwaith a wneir gan rym ar wrthrych, pan fydd y gwrthrych yn symud i ffwrdd o'i safle gwreiddiol ac yna'n dychwelyd i'w safle gwreiddiol, yn hafal i sero, yna mae'r grym yn rym cadwrol. Yn seiliedig ar yr esboniad uchod, gellir dod i'r casgliad bod y grym trydanol yn rym cadwrol.
Grym trydanol ac egni potensial trydanol
Mae'r gwaith a wneir gan rym ceidwadol yn gysylltiedig â'r newid mewn egni potensial. Er enghraifft, mae'r gwaith a wneir gan y grym disgyrchiant ar fàs yn newid egni potensial disgyrchiant y màs. Yn yr un modd, mae'r gwaith a wneir gan rym trydanol ar wefr drydanol yn newid egni potensial trydanol y gwefr.
Gwefr bositif mewn maes trydan homogenaidd
Mae'r ddau ffigur isod yn dangos enghreifftiau o waith a wneir gan rym ceidwadol sy'n achosi newid mewn egni potensial. Defnyddir yr esboniadau o'r gwaith a wneir gan y grym disgyrchiant a'r newid mewn egni potensial disgyrchiant fel cymhariaeth i hwyluso dealltwriaeth o'r gwaith a wneir gan y grym trydanol a'r newid mewn egni potensial trydanol.
Mae'r ddelwedd ar y chwith yn dangos gwrthrych yn cwympo. rhydd tuag at wyneb y ddaear. Pan fydd ar uchder, mae gan wrthrych egni potensial disgyrchiant mwyaf. Pan fydd gwrthrych yn symud i lawr, mae grym disgyrchiant yn gweithredu arno. Mae cyfeiriad y grym disgyrchiant yr un fath â chyfeiriad dadleoliad y gwrthrych, sef i lawr, felly mae'r grym disgyrchiant yn gwneud gwaith positif. Pan fydd gwrthrych yn cyflymu i lawr, mae ei uchder yn lleihau, a thrwy hynny'n lleihau ei egni potensial disgyrchiant. Pan mae ar fin cyrraedd y ddaear, mae'r egni potensial disgyrchiant ar ei werth lleiaf. Gellir dod i'r casgliad bod y gwaith positif a wneir gan y grym disgyrchiant ar wrthrych yn lleihau egni potensial disgyrchiant y gwrthrych. Nid yw egni potensial disgyrchiant yn cael ei golli ond yn cael ei drawsnewid yn egni cinetig, a ddangosir gan gyflymder cynyddol y gwrthrych wrth symud i lawr.
Mae'r ddelwedd ar y dde yn dangos gwefr bositif.Mae f yn agos at blât â gwefr bositif. Pan mae'n agos at blât â gwefr bositif, mae egni potensial trydanol y gwefr ar ei uchafswm. Mae presenoldeb maes trydanol rhwng y ddau blât yn achosi i'r gwefr gael ei chyflymu gan y grym trydanol o plât â gwefr bositif i blât â gwefr negatif. mae'r llwyth yn symud i'r dde, grym trydanol hefyd i'r un cyfeiriad â mae dadleoliad y gwefr i'r dde, fel bod y grym trydanol yn gwneud gwaith positif. Wrth symud i'r dde, mae egni cinetig y gwefr yn cynyddu tra bod yr egni potensial trydanol yn lleihau. Pan fydd yn cyrraedd yn agos at y plât â gwefr negatif, mae egni potensial trydanol y gwefr ar ei werth lleiaf. Gellir dod i'r casgliad mai'r gwaith positif a wneir gan y grym trydanol ar cargo, gan leihau egni potensial trydanol y gwefr. Si'r gwrthwyneb, Os mae gwefr bositif yn cael ei symud yn ôl i'w safle gwreiddiol yna mae cyfeiriad trosglwyddo gwefr i'r chwith, gyferbyn â'r cyfeiriad grym trydanol i'r ddenGan fod y grym trydanol i'r cyfeiriad gyferbyn, mae'n gwneud gwaith negatif ar y gwefr bositif. Wrth iddo symud i'r chwith, mae'r egni potensial trydanol yn cynyddu. Felly, gellir dod i'r casgliad bod y gwaith negatif a wneir gan y grym trydanol ar y gwefr yn cynyddu egni potensial trydanol y gwefr.
Gwefr negatif mewn maes trydan homogenaidd
Yn wahanol i wefrau positif, mae gan wefrau negatif yr egni potensial trydanol mwyaf pan fyddant yn agos at blât â gwefr negatif ac egni potensial trydanol lleiaf pan fyddant yn agos at blât â gwefr bositif. Yn naturiol, mae gwefrau trydanol yn symud o botensial uchel i botensial isel yn naturiol, felly mae gwefrau negatif hefyd yn symud o blât â gwefr negatif i blât â gwefr bositif. Cyfeiriad symudiad y gwefr negatif yw i'r chwith, tra bod cyfeiriad y grym trydanol i'r dde, felly mae'r grym trydanol yn gwneud gwaith negatif. Wrth symud i'r chwith, mae egni potensial trydanol y gwefr negatif yn lleihau ac mae ganddo werth lleiaf pan fydd y gwefr negatif yn cyrraedd yn agos at y plât â gwefr bositif. Gellir dod i'r casgliad bod y gwaith negatif a wneir gan y grym trydanol yn lleihau egni potensial trydanol y gwefr negatif. Nid yw'r egni potensial trydanol yn cael ei golli ond mae'n cael ei drawsnewid yn egni cinetig, a ddangosir gan gyflymder cynyddol y gwefr wrth symud tuag at y plât â gwefr bositif.
Ynni potensial trydanol mewn maes trydanol homogenaidd
Nid yw egni potensial trydanol gwefr pan fydd mewn safle penodol yn hysbys. Fodd bynnag, os yw'r gwefr yn symud o un lleoliad i'r llall, gellir pennu'r newid yn ei egni potensial trydanol. Felly, yr hyn sy'n bwysig yw'r newid yn yr egni potensial (ΔEP).
I gymharu, pan fydd mango ar ei goesyn, mae ganddo egni potensial disgyrchiant ond ni ellir gwybod ei werth. Os caiff y mango ei gyflymu i'r llawr gan rym disgyrchiant, gellir pennu'r gostyngiad yn egni potensial disgyrchiant y mango trwy gyfrifiadau gan ddefnyddio'r fformiwla W = Δ EP = mgh, lle mae m = màs, g = cyflymiad disgyrchiant, h yw'r pellter rhwng coesyn y mango ac wyneb y ddaear.
Yn yr un modd, gellir gwybod y newid yn egni potensial trydanol gwefr pan gaiff y gwefr ei chyflymu gan rym trydanol o un pwynt i'r llall. Fel yr eglurwyd yn flaenorol, os yw gwefr bositif yn symud o blât â gwefr bositif i blât â gwefr negatif, cyfrifir y gostyngiad yn egni potensial trydanol y gwefr gan ddefnyddio'r fformiwla W = ΔEP = qEs, lle mae q = gwefr drydanol, E = maes trydanol ac s yw'r pellter rhwng y ddau blât neu'r pellter rhwng un lle a'r llall. Yn yr un modd, os yw gwefr negatif yn symud o blât â gwefr negatif i blât â gwefr bositif, cyfrifir y cynnydd yn egni potensial trydanol y gwefr negatif gan ddefnyddio'r fformiwla W = ΔEP = qEs.
Ynni potensial trydanol dau wefr bwynt
Nid yn unig y mae newidiadau mewn egni potensial trydanol yn cael eu profi gan wefrau mewn maes trydanol homogenaidd, ond hefyd yn y maes trydanol a gynhyrchir gan un gwefr drydanol. Tybiwch fod un gwefr Q sy'n cynhyrchu maes trydanol a bod y gwefr q ar bellter r o'r gwefr Q.
Gwybodaeth: k (cysonyn Coulomb) = 9 x 109 Nm2/C2, Q = gwefr drydanol sy'n creu maes trydanol, q = gwefr drydanol sy'n profi dadleoliad yn y maes trydanol a gynhyrchir gan wefr Q, s = r = pellter y gwefr q o'r gwefr Q.
Os oes gan y ddau wefr yr un arwydd, + neu –, yna mae'r ddau wefr yn gwrthyrru ei gilydd neu'n symud i ffwrdd oddi wrth ei gilydd fel bod y newid mewn egni potensial yn bositif (mae egni potensial trydanol yn cynyddu). Mae hyn yn debyg i wrthrych màs yn symud i fyny i ffwrdd o'r ddaear fel bod ei uchder a'i egni potensial disgyrchiant yn cynyddu. I'r gwrthwyneb, os oes gan y ddau wefr arwyddion gwahanol, mae'r ddau wefr yn denu ei gilydd neu'n symud yn agosach at ei gilydd fel bod y newid mewn egni potensial yn negatif (mae egni potensial trydanol yn lleihau). Mae hyn yn debyg i wrthrych màs yn symud i lawr tuag at y ddaear fel bod ei uchder a'i egni potensial disgyrchiant yn lleihau.
Mae'r grym trydanol yn rym ceidwadol, felly nid oes gan siâp llwybr y gwefr unrhyw effaith ar y newid mewn ynni potensial trydanol. Yr hyn sy'n effeithio ar y newid mewn ynni potensial trydanol yw safleoedd cychwynnol a therfynol y gwefr.
Yn y pwnc nesaf, byddwn yn adolygu potensial trydanol , maint ffisegol sy'n gysylltiedig yn agos ag egni potensial trydanol.
