Atik sou enèji potansyèl elektrik la
Anvan ou etidye sijè sa a, premye bagay ou dwe fè se konprann travay, fòs konsèvatif yo, relasyon ki genyen ant fòs konsèvatif yo ak enèji potansyèl la , fòs elektrik yo ak chan elektrik la.
Fòs elektrik la se fòs konsèvatif la
Anplis fòs gravitasyonèl la ak fòs resò a, yon lòt egzanp fòs konsèvatif se fòs elektrik la. Pou pi byen konprann poukisa yo rele fòs elektrik la fòs konsèvatif, konprann eksplikasyon sa a.
Ann sipoze gen de plak ki chaje elektrikman jan yo montre nan figi a, plak goch la chaje pozitivman, epi plak dwat la chaje negatifman. Flèch ki ant de plak yo se liy chan elektrik ki soti nan chaj pozitif la pou ale nan chaj negatif la. Yon chaj pozitif toupre yon plak ki chaje elektrikman pozitivman.
Prezans chan elektrik la lakòz chaj pozitif la sibi fòs elektrik la nan direksyon chan elektrik la, sa ki fè chaj pozitif la akselere adwat nan direksyon plak ki chaje negatif la. Direksyon fòs elektrik la ale adwat, nan direksyon mouvman chaj la, pou fòs elektrik la fè yon travay pozitif sou chaj la. Matematikman, travay fòs elektrik la fè sou chaj pozitif la se W = F d = q E d, kote W = travay, F = fòs elektrik la, d = distans ant de plak yo, q = chaj pozitif, E = chan elektrik.
Apre yon chaj pozitif rive toupre plak ki chaje negatif la, si yo vle retounen nan pozisyon orijinal li toupre plak ki chaje negatif la, yon fòs ekstèn nesesè. Lè chaj pozitif la deplase agoch nan direksyon plak ki chaje pozitivman an, fòs elektrik la rete dirije adwat pou fòs elektrik la fè yon travay negatif sou chaj la. Matematikman, travay fòs elektrik la fè sou chaj pozitif la se W = – F d = – q E d.
Travay total fòs elektrik la fè sou chaj pozitif la, lè chaj la deplase adwat, epi li deplase ankò agoch pou retounen nan pozisyon orijinal li, se W = q E d – q E d = 0. Si fòs la fè travay nèt la sou objè a, lè objè a deplase lwen pozisyon orijinal li epi li retounen nan pozisyon orijinal li, ki egal a zewo, alò fòs la se yon fòs konsèvatif. Baze sou eksplikasyon ki anwo a, nou ka konkli ke fòs elektrik la se yon fòs konsèvatif.
Fòs elektrik ak enèji potansyèl elektrik
Travay fòs konsèvatif yo fè a gen rapò ak chanjman nan enèji potansyèl la. Pa egzanp, travay fòs gravitasyonèl la fè sou yon objè mas chanje enèji potansyèl gravitasyonèl objè mas la. Menm jan an tou, travay fòs elektrik la fè nan yon chaj elektrik chanje enèji potansyèl elektrik chaj la.
Chaj pozitif nan chan elektrik omojèn nan
De imaj ki anba yo montre egzanp travay fòs konsèvatif yo fè ki lakòz chanjman nan enèji potansyèl la. Eksplikasyon sou travay fòs gravitasyon an fè ak chanjman nan enèji potansyèl gravitasyonèl la sèvi kòm yon konparezon.
pou fasilite konpreyansyon sou travay fòs elektrik la fè ak chanjman nan enèji potansyèl elektrik la.
Imaj ki sou bò gòch la montre yon objè k ap tonbe lib sou sifas tè a. Lè yo anlè, objè yo gen enèji potansyèl gravitasyonèl maksimòm. Lè y ap desann, fòs gravitasyonèl la aji sou objè a. Direksyon fòs gravitasyonèl la se menm ak direksyon mouvman objè ki anba a, sa ki fè fòs gravitasyonèl la fè yon travay pozitif. Lè yo akselere l desann, wotè objè a diminye, sa ki fè enèji potansyèl gravitasyonèl objè a diminye. Lè yo rive sou tè a, enèji potansyèl gravitasyonèl la minimòm. Nou ka konkli ke travay pozitif fòs gravitasyonèl la fè sou objè a diminye enèji potansyèl gravitasyonèl objè a. Enèji potansyèl gravitasyonèl la pa pèdi men li chanje an enèji sinetik, sa ki endike pa ogmantasyon vitès objè a lè l ap desann.
Figi ki adwat la montre chaj pozitif la toupre plak ki chaje pozitivman an. Lè plak la toupre yon plak ki chaje pozitivman, enèji potansyèl elektrik la gen valè maksimòm li. Prezans yon chan elektrik ant de plak yo lakòz chaj la akselere pa fòs elektrik la soti nan plak ki chaje pozitivman an rive nan plak ki chaje negatif la. Lè chaj la deplase adwat, fòs elektrik la tou nan direksyon deplasman chaj la adwat, konsa fòs elektrik la fè travay pozitif. Pandan y ap deplase adwat, enèji sinetik chaj la ogmante pandan enèji potansyèl elektrik la diminye.
Lè yon chaj rive toupre plak la ki gen yon chaj negatif, enèji elektrik potansyèl la gen valè minimòm. Nou ka konkli ke travay pozitif fòs elektrik la fè sou chaj la diminye enèji potansyèl elektrik chaj la. Okontrè, si chaj pozitif la retounen nan pozisyon orijinal li, direksyon chaj la chanje agoch, opoze ak direksyon fòs elektrik la adwat. Akòz direksyon opoze a, fòs elektrik la fè yon travay negatif sou chaj pozitif la. Lè chaj la deplase agoch, enèji potansyèl elektrik la ogmante. Kidonk, nou ka konkli ke travay negatif fòs elektrik la fè sou chaj la ogmante enèji potansyèl elektrik chaj la.
Chaj negatif nan chan elektrik omojèn nan
Kontrèman ak chaj pozitif la, chaj negatif la gen maksimòm enèji potansyèl elektrik lè li toupre plak ki chaje negatif la epi minimòm enèji potansyèl elektrik lè li toupre plak ki chaje pozitivman an. Natirèlman, chaj elektrik la deplase soti nan yon potansyèl ki wo rive nan yon potansyèl ki ba, kidonk chaj negatif la deplase tou soti nan plak ki chaje negatif la pou ale nan plak ki chaje pozitivman an. Direksyon deplasman chaj negatif la se agoch, alòske direksyon fòs elektrik la se adwat pou fòs elektrik la fè yon travay negatif. Lè w ap deplase agoch, enèji potansyèl elektrik chaj negatif la diminye epi li gen yon valè minimòm lè chaj negatif la rive toupre plak ki chaje pozitivman an. Nou ka konkli ke travay negatif fòs elektrik la fè a diminye enèji potansyèl elektrik chaj negatif la. Enèji potansyèl elektrik la pa pèdi men li chanje an enèji sinetik ki karakterize pa ogmantasyon vitès chaj la lè li deplase nan direksyon plak ki chaje pozitivman an.
Enèji potansyèl elektrik nan chan elektrik omojèn nan
Enèji potansyèl elektrik yon chaj lè chaj la nan yon sèten pozisyon, nou pa ka konnen valè li. Men, si chaj la deplase soti nan yon kote al nan yon lòt, nou ka kalkile chanjman enèji potansyèl elektrik chaj la. Kidonk, sa ki enpòtan se chanjman nan enèji potansyèl la. Nou ka konnen chanjman nan enèji potansyèl elektrik (ΔEP) lè chaj pozitif la deplase soti nan potansyèl ki wo a (plak chaje pozitivman) pou ale nan potansyèl ki ba a (plak chaje negatif).
Pou konparezon, lè mango a sou tij li, li gen enèji potansyèl gravitasyonèl, men nou pa ka konnen valè li. Si fòs gravitasyonèl la akselere fwi mango a rive atè, nou ka konnen chanjman enèji potansyèl gravitasyonèl mango a atravè kalkil lè l sèvi avèk fòmil W = ΔEP = mgh,
kote m = mas, g = akselerasyon gravitasyonèl, h = distans ki genyen ant mango a ak sifas tè a.
Menm jan an tou, chanjman enèji potansyèl elektrik yon chaj ka konnen lè fòs elektrik la akselere chaj la soti nan yon pwen al nan yon lòt. Jan yo te eksplike deja, si chaj pozitif la deplase soti nan plak ki chaje pozitivman an pou ale nan plak ki chaje negatif la,
Chanjman enèji potansyèl elektrik la kalkile lè l sèvi avèk fòmil W = ΔEP = qEd, kote q = chaj elektrik la, E = chan elektrik la epi d = distans ki genyen ant yon kote ak yon lòt kote. Menm jan an tou, si chaj negatif la deplase soti nan plak ki chaje negatif la pou ale nan plak ki chaje pozitivman an, ogmantasyon enèji potansyèl elektrik chaj negatif la kalkile lè l sèvi avèk fòmil W = ΔEP = qEd.
Enèji potansyèl elektrik de chaj ponktyèl yo
Chanjman nan enèji potansyèl elektrik la pa sèlman sibi pa chaj la nan yon chan elektrik omojèn, men tou pa chan elektrik ki pwodui pa chaj elektrik endividyèl la. Sipoze gen yon sèl chaj Q ki pwodui yon chan elektrik epi yon chaj q gen yon distans r ak chaj Q a.
Q = chaj elektrik ki lakòz yon chan elektrik
q = chaj elektrik ki deplase nan chan elektrik ki pwodui pa chaj Q a
d = r = distans chaj q ak chaj Q.
Si tou de chaj yo gen menm siy la, + oswa -, alò de chaj yo repouse youn lòt oswa rete lwen youn lòt, sa ki fè chanjman nan enèji potansyèl yo pozitif (enèji potansyèl elektrik la ogmante). Sa a tankou yon objè mas ki monte lwen tè a, sa ki fè wotè li ak enèji potansyèl gravitasyonèl la ogmante. Okontrè, si siy tou de chaj yo pa menm, de chaj yo rale youn lòt oswa pwoche youn lòt, sa ki fè chanjman nan enèji potansyèl la negatif (enèji potansyèl elektrik la diminye). Sa a tankou yon objè mas ki desann epi ki pwoche bò sifas tè a, sa ki fè wotè li ak enèji potansyèl gravitasyonèl la diminye.
Fòs elektrik se yon fòs konsèvatif, kidonk fòm chemen chaj la pa afekte chanjman nan enèji potansyèl elektrik la. Sa ki enfliyanse valè chanjman nan enèji potansyèl elektrik la, se pozisyon inisyal la ak pozisyon final chaj la.
Nan pwochen sijè a, nou pral etidye potansyèl elektrik la, yon kantite fizik ki gen yon gwo rapò ak enèji potansyèl elektrik la.
