3 שאלות על משוואת הפרש הפוטנציאלים
1. מטען חשמלי נע בשדה חשמלי הומוגני עם כוח של 2√3 N למרחק של 20 ס"מ. אם כיוון הכוח הוא בזווית של 30o לתזוזה של המטען החשמלי, מהו ההבדל באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית במיקום ההתחלתי והסופי של המטען החשמלי.
ידוע:
כוח (F) = 2√3 N
מרחק (שניות) = 20 ס"מ = 0.2 מטר
זווית (θ) = 30o
מבוקש: הפרש פוטנציאל חשמלי
פתרון:
עבודת העברת המטען +q מנקודות a ל-b שווה להפרש האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית בנקודות a ו-b.
ΔEP = ΔW
אם כיוון הכוח F ביחס לכיוון העברת המטען +q הוא בזווית θ, אז עבודת העברת המטען +q מ-a ל-b היא:
ΔW = FΔs cos θ = (2√3)(0,2)(קוס 30) = (0,4√3)(0,5√3) = (0,2)(3) = 0,6 ג'אול
2. אם ידוע שהמטען והקיבולת של הקבלים הם 5 מיקרוצלזיוס ו-20 מיקרופרנהאט, בהתאמה, קבע את הפרש הפוטנציאלים של הקבלים.
ידוע:
מטען חשמלי (q) = 5 מיקרוצלזיוס = 5 x 10-6 C
קיבולת קבל (C) = 20 µF = 20 x 10-6 F
מבוקש: הפרש פוטנציאלי קבלים (V)
פתרון:
הנוסחה להפרש פוטנציאלי קבלים, קיבולת קבלים ומטען:
V = q / C = (5 x 10-6) / 20 x 10-6 = 5/20 = 0,25 וולט
3. שני מטענים נקודתיים QA = -4 µC ו-QB = 8 µC נמצאים במרחק של 16 ס"מ זה מזה. קבע את הפוטנציאל החשמלי בנקודת האמצע בין שני המטענים.
ידוע:
מטען חשמלי 1 (QA) = 4 × 10-6 C
מטען חשמלי 2 (QB) = 8 × 10-6 C
מרחק (r) = 8 ס"מ = 0,08 מטר
קבוע קולומב (k) = 9 × 109 Nm2/C2
מבוקש: הפוטנציאל החשמלי ב-C (VC)
פתרון:
VA = k Q / r = (9 × 109)(4 x 10-6) / 0,08 = (36 × 103) / 0,08 = -450 וולט
VB = k Q / r = (9 × 109)(8 x 10-6) / 0,08 = (72 × 103) / 0,08 = 900 וולט
הפוטנציאל החשמלי ב-C (VC) = 900 – 450 = 450 וולט
