Foardat jo dit ûnderwerp bestudearje, begripe earst Mater gjin needin natuerkunde, konservative styl, elektryske lading, De wet fan Coulomb dan elektrysk fjild.
Elektryske krêft is in konservative krêft
Neist swiertekrêft en fearkrêft is in oar foarbyld fan in konservative krêft de elektryske krêft. Om better te begripen wêrom't de elektryske krêft in konservative krêft neamd wurdt, lês de folgjende útlis.
Stel dat der twa elektrysk laden platen binne lykas te sjen is yn 'e ôfbylding, de lofterplaat is posityf laden en de rjochterplaat is negatyf laden.n negatyf. De pylk tusken beide platen binne elektryske fjildlinen yang út in positive lading nei in negative lading. In positive lading is tichtby in posityf laden plaat.
De oanwêzigens fan in elektrysk fjild feroarsaket in positive ladingif ûnderfynt in elektryske krêft yn deselde rjochting as it elektryske fjild, sadat de positive lading fersneld wurdt nei rjochts nei de negatyf laden plaat ta. De rjochting fan 'e elektryske krêft is nei rjochts, yn deselde rjochting as rjochting fan beweging lading, sadat de elektryske krêft posityf wurk docht op 'e lading. Wiskundich is it wurk dat dien wurdt troch de elektryske krêft op in positive lading W = F s = q E s, dwêrby't W = arbeid, F = elektryske krêft, s = ôfstân tusken de twa platen, q = positive lading, E = elektrysk fjild.
Nei't er tichtby de negatyf laden plaat oankaam is, as positive lading wolleweromkommekin nei syn oarspronklike posysje tichtby posityf laden plaat dan is dyn styl nedichar As de lading posityf is ferpleatst nei lofts nei de posityf laden plaat, bliuwt de elektryske krêft nei rjochts rjochte, sadat de elektryske krêft negatyf wurk docht oan 'e lading. Wiskundich is it wurk dat de elektryske krêft docht oan in positive lading W = – F s = – q E s.
Ude totale ynspanning útoefene troch de elektryske krêft op in positive lading, as de lading nei rjochts beweecht, beweecht it dan wer nei lofts nei syn oarspronklike posysje is W = q E s – q E s = 0. As it totale wurk dat in krêft op in objekt docht as it objekt fan syn oarspronklike posysje ôf beweecht en dan weromkomt nei syn oarspronklike posysje gelyk is oan nul, dan is de krêft in konservative krêft. Op basis fan 'e boppesteande útlis kin konkludearre wurde dat de elektryske krêft in konservative krêft is.
Elektryske krêft en elektryske potinsjele enerzjy
It wurk dien troch in konservative krêft is relatearre oan de feroaring yn potinsjele enerzjy. Bygelyks, it wurk dien troch de swiertekrêft op in massa feroaret de gravitasjonele potinsjele enerzjy fan 'e massa. Op deselde wize feroaret it wurk dien troch in elektryske krêft op in elektryske lading de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading.
Positive lading yn in homogeen elektrysk fjild
De twa figueren hjirûnder yllustrearje foarbylden fan wurk dien troch in konservative krêft dy't in feroaring yn potinsjele enerzjy feroarsaket. De útlis fan it wurk dien troch de swiertekrêft en de feroaring yn gravitasjonele potinsjele enerzjy wurde brûkt as in ferliking om it begryp fan it wurk dien troch de elektryske krêft en de feroaring yn elektryske potinsjele enerzjy te fasilitearjen.
De ôfbylding links lit in fallend objekt sjen. bebas nei it grûnoerflak ta. As in objekt op in hichte is, hat it maksimale gravitasjonele potinsjele enerzjy. As in objekt nei ûnderen beweecht, wurket de swiertekrêft derop yn. De rjochting fan 'e swiertekrêft is itselde as de rjochting fan 'e ferpleatsing fan it objekt, nammentlik nei ûnderen, sadat de swiertekrêft posityf wurk docht. As in objekt nei ûnderen fersnelt, nimt syn hichte ôf, wêrtroch't syn swiertekrêftpotinsjele enerzjy ôfnimt. As it op it punt stiet de grûn te berikken, is de gravitasjonele potinsjele enerzjy op syn minimumwearde. It kin konkludearre wurde dat it positive wurk dat dien wurdt troch de swiertekrêft op in objekt de gravitasjonele potinsjele enerzjy fan it objekt ferminderet. Gravitaasjepotinsjele enerzjy giet net ferlern, mar wurdt omset yn kinetyske enerzjy, wat oanjûn wurdt troch de tanimmende snelheid fan it objekt as it nei ûnderen beweecht.
De ôfbylding oan 'e rjochterkant lit in positive lading sjen.f is tichtby de posityf laden plaat. As de lading tichtby de posityf laden plaat is, is de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading op syn maksimale wearde. De oanwêzigens fan in elektrysk fjild tusken de twa platen soarget derfoar dat de lading fersneld wurdt troch de elektryske krêft fan posityf laden plaat nei negatyf laden plaat. Wannear de lading beweecht nei rjochts, elektryske krêft ek yn deselde rjochting as de ladingsferpleatsing is nei rjochts, sadat de elektryske krêft posityf wurk docht. Wylst jo ferhúzje nei rjochts nimt de kinetyske enerzjy fan 'e lading ta, wylst de elektryske potinsjele enerzjy ôfnimt. As it tichtby de negatyf laden plaat komt, is de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading op syn minimumwearde. It kin konkludearre wurde dat it positive wurk dien troch de elektryske krêft op lading, wêrtroch't de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading fermindere wurdt. Skrekt oarsom, jika positive lading wurdt werom nei syn oarspronklike posysje ferpleatst dan is de rjochting fan ladingoerdracht nei lofts, tsjinoerstelde oan de rjochting elektryske krêft nei rjochtsnOmdat de elektryske krêft yn tsjinoerstelde rjochtingen wurket, docht it negatyf wurk oan 'e positive lading. As it nei lofts beweecht, nimt de elektryske potinsjele enerzjy ta. Dêrom kin konkludearre wurde dat it negative wurk dat de elektryske krêft op 'e lading docht, de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading fergruttet.
Negative lading yn in homogeen elektrysk fjild
Oars as positive ladingen hawwe negative ladingen maksimale elektryske potinsjele enerzjy as se tichtby in negatyf laden plaat binne en minimale elektryske potinsjele enerzjy as se tichtby in posityf laden plaat binne. Fansels bewege elektryske ladingen fansels fan hege potinsje nei lege potinsje, dus negative ladingen bewege ek fan in negatyf laden plaat nei in posityf laden plaat. De rjochting fan 'e beweging fan' e negative lading is nei lofts, wylst de rjochting fan 'e elektryske krêft nei rjochts is, sadat de elektryske krêft negatyf wurk docht. As jo nei lofts bewege, nimt de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e negative lading ôf en hat in minimale wearde as de negative lading tichtby de posityf laden plaat komt. Der kin konkludearre wurde dat it negative wurk dat troch de elektryske krêft dien wurdt de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e negative lading ferminderet. De elektryske potinsjele enerzjy giet net ferlern, mar wurdt omset yn kinetyske enerzjy, wat oanjûn wurdt troch de tanimmende snelheid fan 'e lading as se nei de posityf laden plaat bewege.
Elektryske potinsjele enerzjy yn in homogeen elektrysk fjild
De elektryske potinsjele enerzjy fan in lading as dy op in bepaalde posysje is, is ûnbekend. As de lading lykwols fan de iene lokaasje nei de oare beweecht, kin de feroaring yn syn elektryske potinsjele enerzjy bepaald wurde. Dêrom is de feroaring yn potinsjele enerzjy (ΔEP) wichtich.
Yn ferliking, as in mango op syn stiel sit, hat de mango potinsjele enerzjy. swiertekrêft, mar de wearde dêrfan kin net bekend wurde. As in mango troch de swiertekrêft nei de grûn fersneld wurdt, dan ôfnimme De gravitasjonele potinsjele enerzjy fan in mangofrucht kin bepaald wurde troch te berekkenjen mei de formule W = ΔEP = mgh, dêr't m = massa, g = fersnelling troch swiertekrêft, h de ôfstân tusken de mangostâle en it grûnoerflak is.
Likegoed kin de feroaring yn 'e elektryske potinsjele enerzjy fan in lading bekend wêze as de lading troch in elektryske krêft fersneld wurdt fan it iene punt nei it oare. Lykas earder útlein, as in positive lading fan in posityf laden plaat nei in ... beweecht de plaat is dan negatyf laden ôfnimme De elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading wurdt berekkene mei de formule W = ΔEP = q E s, wêrby't q = elektryske lading, E = elektrysk fjild en s de ôfstân tusken de twa platen is of de ôfstân tusken ien plak en in oar. Likegoed, as in negative lading fan in negatyf laden plaat nei in posityf laden plaat beweecht, dan ferheging De elektryske potinsjele enerzjy fan in negative lading wurdt berekkene mei de formule W = ΔEP = q E s.
Elektryske potinsjele enerzjy fan twa puntladingen
Feroarings yn elektryske potinsjele enerzjy wurde net allinich ûnderfûn troch ladings yn in homogeen elektrysk fjild, mar ek yn it elektryske fjild produsearre troch ien elektryske lading. Stel dat der ien lading Q is dy't in elektrysk fjild produseart en de lading q is op in ôfstân r fan 'e lading Q.
Ynformaasje: k (Coulomb's konstante) = 9 x 109 Nm2/C2, Q = elektryske lading dy't in elektrysk fjild makket, q = elektryske lading dy't ferskowing ûnderfynt yn it elektryske fjild dat generearre wurdt troch lading Q, s = r = ôfstân fan lading q fan lading Q.
As beide ladingen itselde teken hawwe, + of -, dan stjitte de twa ladingen inoar ôf of bewege se har fan inoar ôf, sadat de feroaring yn potinsjele enerzjy posityf is (elektryske potinsjele enerzjy nimt ta). Dit is fergelykber mei in massaal objekt dat omheech beweecht fan 'e ierde ôf, sadat syn hichte en gravitasjonele potinsjele enerzjy tanimme. Omkeard, as de twa ladingen ferskillende tekens hawwe, lûke de twa ladingen inoar oan of komme se tichter by inoar, sadat de feroaring yn potinsjele enerzjy negatyf is (elektryske potinsjele enerzjy nimt ôf). Dit is fergelykber mei in massaal objekt dat nei ûnderen nei de ierde beweecht, sadat syn hichte en gravitasjonele potinsjele enerzjy ôfnimme.
De elektryske krêft is in konservative krêft, dus de foarm fan it paad fan 'e lading hat gjin effekt op 'e feroaring yn elektryske potinsjele enerzjy. Wat wol ynfloed hat op 'e feroaring yn elektryske potinsjele enerzjy binne de begjin- en einposysjes fan 'e lading.
Yn it folgjende ûnderwerp sil besjoen wurde elektryske potinsjeel, in fysike kwantiteit dy't nau besibbe is oan elektryske potinsjele enerzjy.
