Artikel oer de elektryske potinsjele enerzjy
Foardat jo dit ûnderwerp bestudearje, moatte jo earst arbeid, de konservative krêften, de relaasje tusken de konservative krêften mei potinsjele enerzjy , de elektryske krêften en it elektryske fjild begripe.
Elektryske krêft is de konservative krêft
Neist de swiertekrêft en fearkrêft is in oar foarbyld fan 'e konservative krêft de elektryske krêft. Om better te begripen wêrom't de elektryske krêft de konservative krêft neamd wurdt, moatte jo de folgjende útlis begripe.
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. De pylk tusken de twa platen is de elektryske fjildlinen dy't út 'e positive lading nei de negative lading komme. In positive lading is tichtby in posityf elektrysk laden plaat.
De oanwêzigens fan it elektryske fjild feroarsaket dat de positive lading de elektryske krêft ûnderfynt yn 'e rjochting fan it elektryske fjild, sadat de positive lading nei rjochts fersneld wurdt nei de negatyf laden plaat. De rjochting fan 'e elektryske krêft nei rjochts, yn 'e rjochting fan 'e beweging fan 'e lading, sadat de elektryske krêft posityf wurk docht oan 'e lading. Wiskundich is it wurk dat de elektryske krêft docht oan 'e positive lading W = F d = q E d, wêrby't W = wurk, F = de elektryske krêft, d = ôfstân tusken de twa platen, q = positive lading, E = elektrysk fjild.
Nei't de positive lading tichtby de negatyf laden plaat oankaam is, en de negatyf laden plaat werom nei syn oarspronklike posysje bringe moat, is in eksterne krêft nedich. As de positive lading nei lofts ferpleatst wurdt nei de posityf laden plaat, bliuwt de elektryske krêft nei rjochts rjochte, sadat de elektryske krêft in negative wurking op 'e lading ferrint. Wiskundich is it wurk dat de elektryske krêft op 'e positive lading ferrint W = – F d = – q E d.
It totale wurk dat dien wurdt troch de elektryske krêft op 'e positive lading, as de lading nei rjochts beweecht en dan wer nei lofts nei syn oarspronklike posysje beweecht, is W = q E d – q E d = 0. As it netto wurk dien wurdt troch de krêft op it objekt, as it objekt fuort beweecht fan syn oarspronklike posysje en dan weromkomt nei syn oarspronklike posysje, gelyk oan nul, dan is de krêft in konservative krêft. Op basis fan 'e útlis hjirboppe kin konkludearre wurde dat de elektryske krêft in konservative krêft is.
Elektryske krêft en elektryske potinsjele enerzjy
Wurk dien troch de konservative krêften is relatearre oan feroaringen yn 'e potinsjele enerzjy. Bygelyks, it wurk dien troch de swiertekrêft op in massa-objekt feroaret de gravitasjonele potinsjele enerzjy fan it massa-objekt. Likegoed feroaret it wurk dien troch de elektryske krêft yn in elektryske lading de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading.
De positive lading yn it homogene elektryske fjild
De twa ôfbyldings hjirûnder yllustrearje foarbylden fan wurk dien troch de konservative krêften dy't feroarings yn 'e potinsjele enerzjy feroarsaakje. Útlis fan it wurk dien troch de swiertekrêft en de feroarings yn 'e gravitasjonele potinsjele enerzjy wurdt brûkt as ferliking,
om it begryp fan it wurk dien troch de elektryske krêft en de feroarings yn 'e elektryske potinsjele enerzjy te fasilitearjen.
De ôfbylding links lit in objekt sjen dat frij nei it oerflak fan 'e grûn falt. As it boppe is, hawwe objekten maksimale gravitasjonele potinsjele enerzjy. As it nei ûnderen beweecht, wurket de swiertekrêft op it objekt. De rjochting fan 'e swiertekrêft is itselde as de rjochting fan beweging fan it objekt dat nei ûnderen leit, sadat de swiertekrêft posityf wurk docht. As it nei ûnderen fersneld wurdt, nimt de hichte fan it objekt ôf, sadat de gravitasjonele potinsjele enerzjy fan it objekt ôfnimt. As it op 'e grûn oankomt, is de gravitasjonele potinsjele enerzjy minimaal. Der kin konkludearre wurde dat posityf wurk dat troch de swiertekrêft op it objekt dien wurdt, de gravitasjonele potinsjele enerzjy fan it objekt ferminderet. De gravitasjonele potinsjele enerzjy giet net ferlern, mar feroaret yn kinetyske enerzjy, wat oanjûn wurdt troch de tanimming fan 'e snelheid fan it objekt as it nei ûnderen beweecht.
De figuer oan 'e rjochterkant lit de positive lading sjen tichtby de posityf laden plaat. As de lading tichtby in posityf laden plaat is, hat de elektryske potinsjele enerzjy de maksimale wearde. De oanwêzigens fan in elektrysk fjild tusken de twa platen soarget derfoar dat de lading fersneld wurdt troch de elektryske krêft fan 'e posityf laden plaat nei de negatyf laden plaat. As de lading nei rjochts beweecht, is de elektryske krêft ek yn 'e rjochting fan 'e ladingsferpleatsing nei rjochts, sadat de elektryske krêft posityf wurk docht. By it bewegen nei rjochts nimt de kinetyske enerzjy fan 'e lading ta, wylst de elektryske potinsjele enerzjy ôfnimt.
By oankomst tichtby de plaat mei in negative lading hat de potinsjele elektryske enerzjy de minimale wearde. Der kin konkludearre wurde dat it positive wurk dat dien wurdt troch de elektryske krêft op 'e lading de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading ferminderet. Omkeard, as de positive lading werom nei syn oarspronklike posysje ferpleatst wurdt, feroaret de rjochting fan 'e lading nei lofts, tsjinoersteld oan 'e rjochting fan 'e elektryske krêft nei rjochts. Fanwegen de tsjinoerstelde rjochting docht de elektryske krêft in negative arbeid op 'e positive lading. By it bewegen nei lofts nimt de elektryske potinsjele enerzjy ta. Sa kin konkludearre wurde dat it negative wurk dat dien wurdt troch de elektryske krêft op 'e lading de elektryske potinsjele enerzjy fan 'e lading fergruttet.
Negative lading yn it homogene elektryske fjild
Oars as de positive lading hat de negative lading de maksimale elektryske potinsjele enerzjy as er tichtby de negatyf laden plaat is en de minimale elektryske potinsjele enerzjy as er tichtby de posityf laden plaat is. Fansels beweecht de elektryske lading fan hege potinsje nei lege potinsje, sadat de negative lading ek fan 'e negatyf laden plaat nei de posityf laden plaat beweecht. De rjochting fan ferskowing 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 er nei lofts beweecht, 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 feroaret yn kinetyske enerzjy, dy't karakterisearre wurdt troch it ferheegjen fan 'e snelheid fan' e lading as er nei de posityf laden plaat beweecht.
Elektryske potinsjele enerzjy yn it homogene elektryske fjild
De elektryske potinsjele enerzjy fan in lading as de lading yn in bepaalde posysje is, de wearde dêrfan kin net bekend wêze. Mar as de lading fan it iene plak nei it oare beweecht, kin de feroaring fan 'e elektryske potinsjele enerzjy fan' e lading berekkene wurde. Wat dus betsjuttingsfol is, is de feroaring yn potinsjele enerzjy. De feroarings yn elektryske potinsjele enerzjy (ΔEP) kinne bekend wêze as de positive lading fan it hege potinsjeel (posityf laden plaat) nei it lege potinsjeel (negatyf laden plaat) beweecht.
Ter ferliking, as de mango op syn stiel sit, hat de mango gravitasjonele potinsjele enerzjy, mar de wearde dêrfan kin net bekend wurde. As de mangofrucht troch swiertekrêft nei de grûn fersneld wurdt, kin de feroaring fan 'e gravitasjonele potinsjele enerzjy fan' e mango bekend wurde troch berekkening mei de formule W = ΔEP = mgh,
wêrby't m = massa, g = swiertekrêftfersnelling, h = de ôfstân tusken de mango en it oerflak fan 'e grûn.
Likegoed kinne de feroarings fan 'e elektryske potinsjele enerzjy fan in lading bekend wurde as de elektryske krêft de lading fan it iene punt nei it oare fersnelt. Lykas earder útlein, as de positive lading fan 'e posityf laden plaat nei de negatyf laden plaat beweecht,
De feroaring fan 'e elektryske potinsjele enerzjy wurdt berekkene mei de formule W = ΔEP = q E d, wêrby't q = de elektryske lading, E = it elektryske fjild en d = de ôfstân tusken in plak en in oar plak. Likegoed, as de negative lading fan 'e negatyf laden plaat nei de posityf laden plaat beweecht, wurdt de tanimming fan 'e elektryske potinsjele enerzjy fan 'e negative lading berekkene mei de formule W = ΔEP = q E d.
De elektryske potinsjele enerzjy fan 'e twa puntladingen
De feroarings yn elektryske potinsjele enerzjy wurde net allinich ûnderfûn troch de lading yn in homogeen elektrysk fjild, mar ek troch it elektryske fjild produsearre troch de ienige elektryske lading. Stel dat der in ienige lading Q is dy't in elektrysk fjild produseart en in lading fan q hat in ôfstân fan r fan 'e lading Q.
Q = elektryske lading dy't in elektrysk fjild feroarsaket
q = elektryske lading dy't ferpleatst wurdt yn it elektryske fjild produsearre troch de lading Q
d = r = ôfstân fan lading q fan lading Q.
As beide ladingen itselde teken hawwe, + of -, dan stjitte de twa ladingen inoar ôf of bliuwe se fan inoar ôf, sadat de feroaringen yn potinsjele enerzjy posityf binne (elektryske potinsjele enerzjy nimt ta). Dit is as in massaal objekt dat omheech beweecht, fuort fan 'e ierde, sadat syn hichte en de gravitasjonele potinsjele enerzjy tanimme. Omkeard, as it teken fan beide ladingen net itselde is, lûke de twa ladingen inoar oan of komme se by inoar, sadat de feroaring yn potinsjele enerzjy negatyf is (de elektryske potinsjele enerzjy wurdt fermindere). Dit is as in massaal objekt dat nei ûnderen beweecht en it oerflak fan 'e ierde benaderet, sadat syn hichte en de gravitasjonele potinsjele enerzjy wurde fermindere.
Elektryske krêft is in konservative krêft, dêrom beynfloedet de foarm fan it ladingspaad de feroarings yn 'e elektryske potinsjele enerzjy net. Wat de wearde fan 'e feroarings yn 'e elektryske potinsjele enerzjy beynfloedet, is de begjinposysje en de einposysje fan 'e lading.
Yn it folgjende ûnderwerp sil bestudearre wurde oer it elektryske potinsjeel, fysike hoemannichten dy't sterk relatearre binne oan de elektryske potinsjele enerzjy.
