Foarbyld fan fragen oer elektryske potinsjele enerzjy

Foarbyld fan fragen oer elektryske potinsjele enerzjy

1. In elektron wurdt fersneld fan rêst troch in potinsjaalferskil fan 12 volt. Wat is de feroaring yn 'e potinsjale enerzjy fan it elektron?
Diskusje
It is bekend dat:
Lade 1 elektron (e) = -1,60 x 10^-19 Coulomb
Elektrysk potinsjaalferskil = elektryske spanning (V) = 12 Volt
Frege: Feroaring yn potinsjele enerzjy fan elektronen (ΔEP)
Antwurd:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 C)(12 V) = -19,2 x 10^-19 Joule
It negative teken betsjut elektryske potinsjele enerzjy nimt ôf. As it tichtby de negatyf laden plaat is, is de elektryske potinsjele enerzjy fan it elektron op syn maksimum. Nei't it tichtby de posityf laden plaat oankomt, is de elektryske potinsjele enerzjy fan it elektron op syn minimum.

2. Twa parallelle platen binne elk posityf en negatyf laden. It elektryske fjild tusken de twa platen is 500 Volt/meter. De ôfstân tusken de twa platen is 2 sm. Bepale de feroaring yn potinsjele enerzjy fan in proton as it fan 'e posityf laden plaat nei de negatyf laden plaat beweecht!
Diskusje
It is bekend dat:
Elektrysk fjild tusken de twa platen (E) = 500 Volt/meter
Ofstân tusken de twa platen (s) = 2 sm = 0,02 meter
Protonlading = +1,60 x 10^-19 Coulomb
Frege: Feroaring yn elektryske potinsjele enerzjy (ΔEP)
Antwurd:

Berekenje earst it potinsjeel ferskil of elektryske spanning :

V = E's
V = (500 Volt/meter) (0,02 meter)
V = 10 Volt

Feroarings yn elektryske potinsjele enerzjy:

ΔEP = qV
ΔEP = (1,60 x 10^-19 C)(10 V)
ΔEP = 16 x 10^-19 Joule
ΔEP = 1,6 x 10^-18 Joule

As it proton tichtby de posityf laden plaat is, is de elektryske potinsjele enerzjy op syn maksimum. As it tichtby de negatyf laden plaat komt, is de elektryske potinsjele enerzjy fan it proton op syn minimum. Dêrom, as it fan 'e posityf laden plaat nei de negatyf laden plaat giet, nimt de elektryske potinsjele enerzjy fan it proton ôf.

3. Twa ladingen binne rangearre lykas werjûn yn 'e ûndersteande figuer. De lading by A is +9 μC en de lading by B is -4 μC. Coulomb's konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Hoefolle feroaret de elektryske potinsjele enerzjy fan lading B as it nei lading A beweecht?
Diskusje
It is bekend dat:
Lading A (q₁) = +9 μC = +9 x 10^-6 C
Lading B (q₁) = -4 μC = -4 x 10^-6 C
Coulomb's konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
De ôfstân tusken ladingen A en B (r) = 10 sm = 0,1 meter = 10^-1 meter
Frege: Feroaring yn elektryske potinsjele enerzjy fan lading B as it nei lading A beweecht
Antwurd:

Lading B beweecht nei lading A sadat syn elektryske potinsjele enerzjy mei 2,4 Joule ôfnimt.
Dit is fergelykber mei in massaal objekt dat nei ûnderen nei de ierde beweecht, sadat syn hichte en swiertekrêftpotinsjele enerzjy ôfnimme.

4. In dieltsje mei in lading fan \(q = 5 \times 10^{-6} \) C wurdt pleatst yn in elektrysk fjild mei in potinsjeel fan \(V = 300 \) V. Wat is de elektryske potinsjele enerzjy fan it dieltsje?

Diskusje:
De elektryske potinsjele enerzjy wurdt jûn troch:
\[ U = q \kear V \]
\[ U = 5 \kear 10^{-6} \kear 300 \]
\[ U = 1.5 \times 10^{-3} \] J

5. In elektron wurdt pleatst yn in elektrysk fjild mei in potinsjeel fan 500 V. Wat is de elektryske potinsjele enerzjy fan it elektron?

Diskusje:
Elektronlading \(q = -1.6 \times 10^{-19} \) C.
\[ U = q \kear V \]
\[ U = -1.6 \kear 10^{-19} \kear 500 \]
\[ U = -8 \times 10^{-17} \] J

6. In proton giet fan in potinsjeel fan 100 V nei 200 V. Wat is de feroaring yn syn potinsjele enerzjy?

Diskusje:
Protonlading (q = 1.6 × 10⁻¹) C.
\[ ΔU = q \times ΔV \]
[ΔU = 1.6 × 10⁻⁹ × (200 – 100)]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-17} \] J

7. Twa objekten mei ladingen \( q_1 = 2 \times 10^{-6} \) C en \( q_2 = -3 \times 10^{-6} \) C wurde pleatst yn in elektrysk fjild mei in potinsjeel fan \( V = 400 \) V. Wat is de totale potinsjele enerzjy fan 'e twa objekten?

Diskusje:
\[ U_1 = q_1 \kear V \]
\[ U_2 = q_2 \kear V \]
\[ U_{totaal} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{totaal} = (2 \kear 10^{-6} + (-3 \kear 10^{-6})) \kear 400 \]
\[ U_{totaal} = -4 \times 10^{-3} \] J

8. In ion mei lading q = 4e (wêrby't e de elemintêre lading is) is yn in elektrysk fjild mei potinsjele V (V = 250) V. Wat is de elektryske potinsjele enerzjy fan it ion?

Diskusje:
\[ U = q \kear V \]
\[ U = 4 \kear 1.6 \kear 10^{-19} \kear 250 \]
\[ U = 1.6 \times 10^{-16} \] J

9. It is bekend dat in dieltsje mei in lading fan \( q = -7 \times 10^{-5} \) C in potinsjele enerzjy hat fan \( 2 \times 10^{-2} \) J. Wat is de potinsjeel fan it elektryske fjild dêr't it dieltsje him befynt?

Diskusje:
\[ U = q \kear V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \times 10^{-2}}{-7 \times 10^{-5}} \]
\[V = -285.71 \] V

10. Twa objekten mei ladingen \(q_1 = 5e \) en \(q_2 = -2e \) binne yn in elektrysk fjild mei in potinsjeel fan \(V = 300 \) V. Wat is de totale potinsjele enerzjy fan 'e twa objekten?

Diskusje:
\[ U_1 = q_1 \kear V \]
\[ U_2 = q_2 \kear V \]
\[ U_{totaal} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{totaal} = (5 \kear 1.6 \kear 10^{-19} – 2 \kear 1.6 \kear 10^{-19}) \kear 300 \]
\[ U_{totaal} = 1.44 \times 10^{-16} \] J

11. In ion mei in lading \( q = -3e \) hat in potinsjele enerzjy fan \( -9.6 \times 10^{-19} \) J. Wat is de potinsjeel fan it elektryske fjild dêr't it ion him befynt?

Diskusje:
\[ U = q \kear V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
[V = \frac{-9.6 \times 10^{-19}}{-3 \times 1.6 \times 10^{-19}}]
\[V = 200 \] V

12. It is bekend dat de elektryske potinsjele enerzjy fan in lading \(q \) yn in elektrysk fjild mei potinsjeel \(V = 450 \) V \(9 \times 10^{-18} \) J is. Wat is de lading \(q \)?

Diskusje:
\[ U = q \kear V \]
\[ q = \frac{U}{V} \]
\[ q = \frac{9 \times 10^{-18}}{450} \]
\[ q = 2 \times 10^{-20} \] C

13. In positive lading \(q = 1.5 \times 10^{-19} \) C wurdt ferpleatst fan in punt mei potinsjele \(V_1 = 100 \) V nei \(V_2 = 500 \) V. Wat is de feroaring yn potinsjele enerzjy?

Diskusje:
\[ ΔU = q \times ΔV \]
[ΔU = 1.5 × 10⁻⁹ × (500 – 100)]
\[ \Delta U = 6 \times 10^{-17} \] J