Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια – προβλήματα και λύσεις

1. Ένα ηλεκτρόνιο επιταχύνεται από την ηρεμία μέσω διαφοράς δυναμικού 12 V. Ποια είναι η μεταβολή στην ηλεκτρική δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου;

Γνωστό:

Το φορτίο ενός ηλεκτρονίου (e) = -1.60 x 10 ^-19 Coulomb

Ηλεκτρικό δυναμικό = τάση (V) = 12 Volts

Ζητείται: Η μεταβολή της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας του ηλεκτρονίου (ΔPE)

Λύση:

ΔPE = q V = (-1.60 x 10 ^-19 C)(12 V) = -19.2 x 10 ^-19 Joule

Το πρόσημο μείον δείχνει ότι η δυναμική ενέργεια μειώνεται.

[irp]

2. Δύο παράλληλες πλάκες είναι φορτισμένες. Η απόσταση μεταξύ τους είναι 2 cm και το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των πλακών είναι 500 Volt/μέτρο. Ποια είναι η μεταβολή της δυναμικής ενέργειας του πρωτονίου όταν επιταχύνεται από την θετικά φορτισμένη πλάκα στην αρνητικά φορτισμένη πλάκα;

Γνωστό:

Το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των πλακών (E) = 500 Volt/μέτρο

Η απόσταση μεταξύ των πλακών (s) = 2 cm = 0,02 m

Το φορτίο ενός πρωτονίου = +1.60 x 10 ^-19 Κουλόμπ

Ζητείται: Η μεταβολή της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας (ΔPE)

Λύση:

Ηλεκτρικό δυναμικό:

V = E s

V = (500 Volt/m)(0.02 m)

V = 10 βολτ

Η μεταβολή της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας:

ΔPE = q V

ΔPE = (1,60 x 10-19 ^° C)(10 V)

ΔPE = 16 x 10 ^-19 Joule

ΔPE = 1.6 x 10 ^{-1 8} Joule

[irp]

3. Δύο σημειακά φορτία απέχουν μεταξύ τους 10 cm. Φόρτιση στο σημείο A = +9 μC και φορτίο στο σημείο B = -4 μC. k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻² , 1 μC = 10 ⁻⁶ C. Ποια είναι η μεταβολή της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας του φορτίου στο σημείο B εάν επιταχυνθεί προς το σημείο A;

Γνωστό:

Φόρτιση A (q1 ⁾ ₌ +9 μC = +9 x 10−6 C

Φόρτιση Β (q1 ₎ = -4 μC = -4 x 10−6 ^C

^k = 9 x ¹⁰⁹ Nm2C − ²

Η απόσταση μεταξύ των φορτίων A και B (r) = 10 cm = 0.1 m = 10 ^-1 m

Ζητείται: Η μεταβολή της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας (ΔEP)

Λύση: