Exemplo de preguntas sobre enerxía potencial eléctrica

Exemplo de preguntas sobre enerxía potencial eléctrica

1. Un electrón acélase desde o repouso mediante unha diferenza de potencial de 12 voltios. Cal é o cambio na enerxía potencial do electrón?
Discusión
Sábese que:
Cargar 1 electrón (e) = -1,60 x 10^-19 Coulomb
Diferenza de potencial eléctrico = tensión eléctrica (V) = 12 voltios
Preguntou: Cambio na enerxía potencial electrónica (ΔEP)
Resposta:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 C)(12 V) = -19,2 x 10^-19 Joule
O signo negativo significa enerxía potencial eléctrica diminúe. Cando se está preto da placa cargada negativamente, a enerxía potencial eléctrica do electrón está no seu máximo. Despois de chegar preto da placa cargada positivamente, a enerxía potencial eléctrica do electrón está no seu mínimo.

2. Dúas placas paralelas están cargadas positiva e negativamente. O campo eléctrico entre as dúas placas é de 500 voltios/metro. A distancia entre as dúas placas é de 2 cm. Determina a variación de enerxía potencial dun protón cando se move da placa cargada positivamente á placa cargada negativamente!
Discusión
Sábese que:
Campo eléctrico entre as dúas placas (E) = 500 voltios/metro
Distancia entre as dúas placas (s) = 2 cm = 0,02 metros
Carga protónica = +1,60 x 10^-19 Coulomb
Preguntou: Cambio na enerxía potencial eléctrica (ΔEP)
Resposta:

Primeiro calcula a diferenza de potencial ou tensión eléctrica :

V = E s
V = (500 voltios/metro)(0,02 metros)
V = 10 voltios

Cambios na enerxía potencial eléctrica:

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

Cando se está preto da placa cargada positivamente, a enerxía potencial eléctrica do protón está no seu máximo. Ao chegar preto da placa cargada negativamente, a enerxía potencial eléctrica do protón está no seu mínimo. Polo tanto, ao moverse da placa cargada positivamente á placa cargada negativamente, a enerxía potencial eléctrica do protón diminúe.

3. Dúas cargas están dispostas como se mostra na figura seguinte. A carga en A é de +9 μC e a carga en B é de -4 μC. Constante de Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Canto cambia a enerxía potencial eléctrica da carga B se se move cara á carga A?
Discusión
Sábese que:
Carga A (q₁) = +9 μC = +9 x 10^-6 C
Carga B (q₁) = -4 μC = -4 x 10^-6 C
Constante de Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
A distancia entre as cargas A e B (r) = 10 cm = 0,1 metros = 10^-1 metro
Preguntou: Cambio na enerxía potencial eléctrica da carga B se se move cara á carga A
Resposta:

A carga B móvese á carga A de xeito que a súa enerxía potencial eléctrica diminúe en 2,4 joules.
Isto é similar a un obxecto de masa que se move cara abaixo en dirección á Terra, de xeito que a súa altura e a súa enerxía potencial gravitatoria diminúen.

4. Unha partícula cunha carga de (q = 5 × 10-6) C colócase nun campo eléctrico cun potencial de (V = 300) V. Cal é a enerxía potencial eléctrica da partícula?

Debate:
A enerxía potencial eléctrica vén dada por:
[U = q × V]
U = 5 × 10-6 × 300
U = 1.5 × 10-3 J

5. Un electrón colócase nun campo eléctrico cun potencial de 500 V. Cal é a enerxía potencial eléctrica do electrón?

Debate:
Carga do electrón (q = -1.6 × 10-19) C.
[U = q × V]
\[ U = -1.6 × 10^{-19} × 500 \]
U = -8 × 10^{-17} J

6. Un protón pasa dun potencial de 100 V a 200 V. Cal é o cambio na súa enerxía potencial?

Debate:
Carga protónica (q = 1.6 × 10-19) C.
[ΔU = q × ΔV]
ΔU = 1.6 × 10^{-19} × (200 – 100)
ΔU = 1.6 × 10-17 J

7. Dous obxectos con cargas (q_1 = 2 × 10-6) C e (q_2 = -3 × 10-6) C colócanse nun campo eléctrico cun potencial de (V = 400) V. Cal é a enerxía potencial total dos dous obxectos?

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

8. Un ión con carga \(q = 4e\) (onde \(e\) é a carga elemental) está nun campo eléctrico con potencial \(V = 250 \) V. Cal é a enerxía potencial eléctrica do ión?

Debate:
[U = q × V]
U = 4 × 1.6 × 10^{-19} × 250]
U = 1.6 × 10-16 J

9. Sábese que unha partícula cunha carga de \(q = -7 \times 10^{-5} \)C ten unha enerxía potencial de \(2 \times 10^{-2} \)J. Cal é o potencial do campo eléctrico onde se atopa a partícula?

Debate:
[U = q × V]
\[ V = \frac{U}{q} \]
V = (2 × 10-2) / (-7 × 10-5)
\[ V = -285.71 \] V

10. Dous obxectos con cargas (q_1 = 5e) e (q_2 = -2e) están nun campo eléctrico cun potencial de (V = 300) V. Cal é a enerxía potencial total dos dous obxectos?

Debate:
[U_1 = q_1 × V]
[U_2 = q_2 × V]
\[ U_{total} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{total} = (5 × 1.6 × 10^{-19} – 2 × 1.6 × 10^{-19}) \× 300 \]
\[ U_{total} = 1.44 \x 10^{-16} \] J

11. Un ión cunha carga \(q = -3e\) ten unha enerxía potencial de \(-9.6 \times 10^{-19}\) J. Cal é o potencial do campo eléctrico onde se atopa o ión?

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

12. Sábese que a enerxía potencial eléctrica dunha carga (q) nun campo eléctrico con potencial (V = 450) V é (9 × 10-18) J. Cal é a carga (q)?

Debate:
[U = q × V]
q = U/V
q = 9 × 10-18/450
q = 2 × 10-20 C

13. Unha carga positiva (q = 1.5 × 10-19) C móvese desde un punto con potencial (V_1 = 100) V a (V_2 = 500) V. Cal é o cambio de enerxía potencial?

Debate:
[ΔU = q × ΔV]
ΔU = 1.5 × 10^{-19} × (500 – 100)
ΔU = 6 × 10-17 J