אנרגיה פוטנציאלית חשמלית - בעיות ופתרונות

1. אלקטרון מואץ ממנוחה דרך הפרש פוטנציאלים של 12 וולט. מהו השינוי באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של האלקטרון?

ידוע:

המטען על אלקטרון (e) = -1.60 x ^10-19 קולומב

פוטנציאל חשמלי = מתח (V) = 12 וולט

מבוקש: השינוי באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של האלקטרון (ΔPE)

פתרון:

ΔPE = q V = (-1.60 x ^10-19 C)(12 V) = -19.2 x ^10-19 ג'אול

סימן המינוס מציין שהאנרגיה הפוטנציאלית יורדת.

[IRP]

2. שני לוחות מקבילים טעונים. המרחק בין הלוחות הוא 2 ס"מ וגודל השדה החשמלי בין הלוחות הוא 500 וולט/מטר. מהו השינוי באנרגיה הפוטנציאלית של הפרוטון כאשר הוא מואצ מהלוח הטעון באופן חיובי ללוח הטעון באופן שלילי?

ידוע:

גודל השדה החשמלי בין הלוחות (E) = 500 וולט/מטר

המרחק בין הלוחות (ים) = 2 ס"מ = 0,02 מטר

המטען על פרוטון = +1.60 x ^10-19 קולון

מבוקש: השינוי באנרגיה פוטנציאלית חשמלית (ΔPE)

פתרון:

פוטנציאל חשמלי:

V = E s

וולט = (500 וולט/מטר)(0.02 מטר)

וולט = 10 וולט

השינוי באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית:

ΔPE = q V

ΔPE = (1,60 x 10-19 ^מעלות צלזיוס)(10 וולט)

ΔPE = 16 x ^10-19 ג'אול

ΔPE = 1.6 x ^{10-18 ג'אול}

[IRP]

3. שני מטענים נקודתיים מופרדים זה מזה במרחק של 10 ס"מ. מטען בנקודה A = +9 μC ומטען בנקודה B = -4 μC. k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10 ^{^6} C. מהו השינוי באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של מטען בנקודה B אם הוא מואץ לנקודה A?

ידוע:

מטען A (q1 ⁾ ₌ +9 μC = +9 x 10⁻⁶ C

מטען B (q1 ₎ = -4 μC = -4 x 10⁻⁶ ^C

k = 9 x 10^ ⁹ ננומטר ² C ⁻²

המרחק בין מטענים A ו-B (r) = 10 ס"מ = 0.1 מטר = ^10-1 מטר

מבוקש: השינוי באנרגיה פוטנציאלית חשמלית (ΔEP)

פתרון: