۳ سوال در مورد معادله اختلاف پتانسیل
۱. یک بار الکتریکی در یک میدان الکتریکی همگن با نیروی ۲√۳ نیوتن به مسافت ۲۰ سانتیمتر حرکت میکند. اگر جهت نیرو با زاویه ۳۰ درجه نسبت به جابجایی بار الکتریکی باشد، اختلاف انرژی پتانسیل الکتریکی در موقعیتهای اولیه و نهایی بار الکتریکی چقدر است؟
شناخته شده:
نیرو (F) = 2√3 N
فاصله (ثانیه) = 20 سانتیمتر = 0.2 متر
زاویه (θ) = 30 درجه
جستجو: اختلاف پتانسیل الکتریکی
راه حل:
کار انتقال بار +q از a به b برابر با اختلاف انرژی پتانسیل الکتریکی در نقاط a و b است.
ΔEP = ΔW
اگر جهت نیروی F نسبت به جهت انتقال بار +q با زاویه θ باشد، آنگاه کار انتقال بار +q از a به b برابر است با:
ΔW = F Δs cos θ = ( 2 √ 3 )(0,2) (cos 30) = (0,4 √ 3 ) (0,5 √ 3 ) = (0,2) (3) = 0,6 ژول
۲. اگر بار و ظرفیت خازنها به ترتیب ۵ میکروکولوم و ۲۰ میکروفاراد باشد، اختلاف پتانسیل خازنها را تعیین کنید.
شناخته شده:
بار الکتریکی (q) = 5 میکروکولوم = 5 x 10-6 C
ظرفیت خازن (C) = 20 μF = 20 x 10 -6 F
مورد نظر: اختلاف پتانسیل خازن (V)
راه حل:
فرمول اختلاف پتانسیل خازن، ظرفیت خازن و بار:
V = q / C = (5 x 10 -6 ) / 20 x 10 -6 = 5/20 = 0,25 ولت
۳. دو بار نقطهای QA = -۴ µC و QB = ۸ µC در فاصله ۱۶ سانتیمتر از هم قرار دارند. پتانسیل الکتریکی را در نقطه میانی بین دو بار تعیین کنید.
شناخته شده:
بار الکتریکی ۱ (Q A ) = ۴ × ۱۰ به توان منفی ۶ درجه سانتیگراد
بار الکتریکی ۲ (QB ) = ۸ × ۱۰ به توان منفی ۶ درجه سانتیگراد
فاصله (r) = 8 سانتیمتر = 0,08 متر
ثابت کولن (k) = 9 × 109 نیوتن متر مربع / C2
مورد نظر: پتانسیل الکتریکی در نقطه C (V C )
راه حل:
V A = k Q / r = (9 × 10 9 )(4 x 10 -6 ) / 0,08 = (36 × 10 3 ) / 0,08 = -450 ولت
V B = k Q / r = (9 × 10 9 )(8 x 10 -6 ) / 0,08 = (72 × 10 3 ) / 0,08 = 900 ولت
پتانسیل الکتریکی در C (V C ) = 900 – 450 = 450 ولت
