Электрдик потенциал энергиясы боюнча суроолордун мисалы

Электрдик потенциал энергиясы боюнча суроолордун мисалы

1. Электрон тынч абалдан 12 вольттук потенциалдар айырмасы аркылуу ылдамданат. Электрондун потенциалдык энергиясынын өзгөрүшү кандай?
Талкуу
Белгилүү болгондой:
Жүктөө 1 электрон (e) = -1,60 x 10^-19 Кулон
Электрдик потенциалдардын айырмасы = электр чыңалуусу (В) = 12 Вольт
Суроо берилди: Электрондун потенциалдык энергиясынын өзгөрүшү (ΔEP)
Жооп:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 C)(12 В) = -19,2 x 10^-19 Joule
Терс белги дегенди билдирет электрдик потенциал энергиясы азаят. Терс заряддалган пластинага жакын жерде электрондун электрдик потенциалдык энергиясы максималдуу болот. Оң заряддалган пластинага жакын жерде келгенден кийин, электрондун электрдик потенциалдык энергиясы минималдуу болот.

2. Эки параллель пластинанын ар бири оң жана терс заряддалган. Эки пластинанын ортосундагы электр талаасынын күчү 500 Вольт/метр. Эки пластинанын ортосундагы аралык 2 см. Протон оң ​​заряддалган пластинадан терс заряддалган пластинага өткөндө анын потенциалдык энергиясынын өзгөрүшүн аныктаңыз!
Талкуу
Белгилүү болгондой:
Электр талаасы эки пластинанын ортосундагы чыңалуу (E) = 500 Вольт/метр
Эки плитанын (пластиналардын) ортосундагы аралык = 2 см = 0,02 метр
Протондун заряды = +1,60 x 10^-19 Кулон
Суроо берилди: Электрдик потенциалдык энергиянын өзгөрүшү (ΔEP)
Жооп:

Алгач потенциалдар айырмасын эсептеңиз же электр чыңалуусу :

V = E s
V = (500 Вольт/метр)(0,02 метр)
V = 10 Вольт

Электрдик потенциалдык энергиянын өзгөрүшү:

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

Оң заряддалган пластинага жакын жерде протондун электрдик потенциал энергиясы максималдуу болот. Терс заряддалган пластинага жакын жерде протондун электрдик потенциал энергиясы минималдуу болот. Ошондуктан, оң заряддалган пластинадан терс заряддалган пластинага өткөндө протондун электрдик потенциал энергиясы азаят.

3. Төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөндөй эки заряд жайгашкан. Адагы заряд +9 мкКл, ал эми Вдагы заряд -4 мкКл. Кулон туруктуусу (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 мкКл = 10^-6 C. Эгерде В заряды А зарядына өтсө, анын электрдик потенциалдык энергиясы канчага өзгөрөт?
Талкуу
Белгилүү болгондой:
Заряд A (q)₁) = +9 мкК = +9 x 10^-6 C
Заряд B (q)₁) = -4 мкК = -4 x 10^-6 C
Кулон туруктуусу (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
А жана В заряддарынын ортосундагы аралык (r) = 10 см = 0,1 метр = 10^-1 коюу
Суроо берилди: В заряды А зарядына өткөндө анын электрдик потенциал энергиясынын өзгөрүшү
Жооп:

В заряды А зарядына карай жылат, ошондуктан анын электрдик потенциалдык энергиясы 2,4 Джоулга азаят.
Бул массалык объекттин Жерди көздөй ылдый карай жылып, анын бийиктиги жана тартылуу потенциалдык энергиясы төмөндөшүнө окшош.

4. Заряды q = 5 жолу 10^{-6} C болгон бөлүкчө √(V = 300) В потенциалга ээ болгон электр талаасына жайгаштырылган. Бөлүкчөнүн электрдик потенциалдык энергиясы канча?

Талкуу:
Электрдик потенциал энергиясы төмөнкү формула менен берилет:
\[ U = q \убакыт V \]
\[ U = 5 \times 10^{-6} \times 300 \]
\[ U = 1.5 \убакыт 10^{-3} \] J

5. Электрон 500 В потенциалга ээ болгон электр талаасына жайгаштырылган. Электрондун электрдик потенциалдык энергиясы канча?

Талкуу:
Электрондун заряды \( q = -1.6 \жолу 10^{-19} \) C.
\[ U = q \убакыт V \]
\[ U = -1.6 \times 10^{-19} \times 500 \]
\[ U = -8 \убакыт 10^{-17} \] J

6. Протон 100 В потенциалдан 200 В потенциалга өтөт. Анын потенциалдык энергиясынын өзгөрүшү кандай?

Талкуу:
Протондун заряды \( q = 1.6 \убакыт 10^{-19} \) C.
\[ \Дельта U = q \убакыт \Дельта V \]
\[ \Дельта U = 1.6 \убакыт 10^{-19} \убакыт (200 – 100) \]
\[ \Дельта U = 1.6 \убакыт 10^{-17} \] J

7. Заряддары \(q_1 = 2 \times 10^{-6} \) C жана \(q_2 = -3 \times 10^{-6} \) C болгон эки нерсе \(V = 400 \) V потенциалы бар электр талаасына жайгаштырылган. Эки нерсенин жалпы потенциалдык энергиясы канча?

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

8. Заряды q = 4e болгон ион (мында е) элементардык заряд) потенциалы 250 V болгон электр талаасында жайгашкан. Иондун электрдик потенциалдык энергиясы канча?

Талкуу:
\[ U = q \убакыт V \]
\[U = 4 \убакыт 1.6 \убакыт 10^{-19} \убакыт 250 \]
\[ U = 1.6 \убакыт 10^{-16} \] J

9. Заряды �(q = -7 \times 10^{-5} \) C болгон бөлүкчөнүн потенциалдык энергиясы �(2 \times 10^{-2} \) J экени белгилүү. Бөлүкчө жайгашкан электр талаасынын потенциалы кандай?

Талкуу:
\[ U = q \убакыт V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \times 10^{-2}}{-7 \times 10^{-5}} \]
\[ V = -285.71 \] V

10. Заряддары \(q_1 = 5e \) жана \(q_2 = -2e \) болгон эки объект потенциалы \(V = 300 \) В болгон электр талаасында жайгашкан. Эки объектинин жалпы потенциалдык энергиясы канча?

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

11. Заряды \(q = -3e \) болгон иондун потенциалдык энергиясы \(-9.6 \times 10^{-19} \) J. Ион жайгашкан жердеги электр талаасынын потенциалы кандай?

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

12. Потенциалы 450 V болгон электр талаасындагы заряддын (q) электрдик потенциал энергиясы 9 жолу 10^{-18}) Дж экени белгилүү. Заряд канча?

Талкуу:
\[ U = q \убакыт V \]
\[ q = \frac{U}{V} \]
\[ q = \frac{9 \times 10^{-18}}{450} \]
\[ q = 2 \times 10^{-20} \] C

13. Оң заряд (q = 1.5 жолу 10^{-19}) C потенциалы (V_1 = 100) V болгон чекиттен (V_2 = 500) Vга жылдырылган. Потенциалдык энергиянын өзгөрүшү кандай?

Талкуу:
\[ \Дельта U = q \убакыт \Дельта V \]
\[ \Дельта U = 1.5 \убакыт 10^{-19} \убакыт (500 – 100) \]
\[ \Дельта U = 6 \убакыт 10^{-17} \] J