ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມກ່ຽວກັບພະລັງງານໄຟຟ້າທີ່ມີທ່າແຮງ

ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມກ່ຽວກັບພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງທາງໄຟຟ້າ

1. ເອເລັກຕຣອນຖືກເລັ່ງຈາກບ່ອນຢຸດນິ້ງຜ່ານຄວາມແຕກຕ່າງຂອງທ່າແຮງ 12 ໂວນ. ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງຂອງເອເລັກຕຣອນແມ່ນຫຍັງ?
ສົນທະນາ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ:
ໂຫຼດ 1 ເອເລັກຕຣອນ (e) = -1,60 x 10^-19 ຄູລອມ
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າ = ແຮງດັນໄຟຟ້າ (V) = 12 ໂວນ
ຖາມວ່າ: ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງຂອງເອເລັກຕຣອນ (ΔEP)
ຕອບ:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 ຄ)(12 ໂວນ) = -19,2 x 10^-19 Joule
ເຄື່ອງໝາຍລົບໝາຍເຖິງ ພະລັງງານໄຟຟ້າທີ່ມີທ່າແຮງ ຫຼຸດລົງ. ເມື່ອຢູ່ໃກ້ແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸລົບ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງເອເລັກຕຣອນຈະຢູ່ທີ່ສູງສຸດ. ຫຼັງຈາກມາຮອດແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸບວກ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງເອເລັກຕຣອນຈະຢູ່ທີ່ຕໍ່າສຸດ.

2. ແຜ່ນສອງແຜ່ນຂະໜານກັນມີປະຈຸບວກ ແລະ ປະຈຸລົບ. ສະໜາມໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນແມ່ນ 500 ໂວນ/ແມັດ. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນແມ່ນ 2 ຊມ. ຈົ່ງກຳນົດການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງໂປຣຕອນເມື່ອມັນເຄື່ອນທີ່ຈາກແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸບວກໄປຫາແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸລົບ!
ສົນທະນາ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ:
ສະໜາມໄຟຟ້າ ລະຫວ່າງສອງແຜ່ນ (E) = 500 ໂວນ/ແມັດ
ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນ (s) = 2 ຊມ = 0,02 ແມັດ
ປະຈຸໄຟຟ້າຂອງໂປຣຕອນ = +1,60 x 10^-19 ຄູລອມ
ຖາມວ່າ: ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າ (ΔEP)
ຕອບ:

ກ່ອນອື່ນໝົດໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນ ຫຼື ແຮງດັນໄຟຟ້າ :

V = E s
V = (500 ໂວນ/ແມັດ) (0,02 ແມັດ)
V = 10 ໂວນ

ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າ:

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

ເມື່ອຢູ່ໃກ້ແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸບວກ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງໂປຣຕອນຈະຢູ່ທີ່ສູງສຸດ. ເມື່ອມາຮອດແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸລົບ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງໂປຣຕອນຈະຢູ່ທີ່ຕໍ່າສຸດ. ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອເຄື່ອນທີ່ຈາກແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸບວກໄປຫາແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸລົບ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງໂປຣຕອນຈະຫຼຸດລົງ.

3. ມີສອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຈັດລຽງຕາມທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ A ແມ່ນ +9 μC ແລະ ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ B ແມ່ນ -4 μC. ຄ່າຄົງທີ່ຂອງຄູລອມ (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 ໄມໂຄຣຊັລເຊນ = 10^-6 ຄ. ພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ B ມີການປ່ຽນແປງເທົ່າໃດຖ້າມັນເຄື່ອນໄປຫາປະຈຸໄຟຟ້າ A?
ສົນທະນາ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ:
ປະຈຸໄຟຟ້າ A (q₁) = +9 μC = +9 x 10^-6 C
ປະຈຸໄຟຟ້າ B (q₁) = -4 μC = -4 x 10^-6 C
ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ A ແລະ B (r) = 10 ຊມ = 0,1 ແມັດ = 10^-1 meter
ຖາມວ່າ: ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ B ຖ້າມັນເຄື່ອນໄປຫາປະຈຸໄຟຟ້າ A
ຕອບ:

ປະຈຸໄຟຟ້າ B ເຄື່ອນຍ້າຍໄປຫາປະຈຸໄຟຟ້າ A ດັ່ງນັ້ນພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າຂອງມັນຈຶ່ງຫຼຸດລົງ 2,4 ຈູນ.
ນີ້ຄ້າຍຄືກັບວັດຖຸມວນສານທີ່ເຄື່ອນທີ່ລົງມາສູ່ໂລກ ດັ່ງນັ້ນຄວາມສູງ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຈຶ່ງຫຼຸດລົງ.

4. ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q = 5 \x10^{-6} \)C ຖືກວາງໄວ້ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີສັກຍະພາບ \( V = 300 \)V. ພະລັງງານສັກຍະພາບໄຟຟ້າຂອງອະນຸພາກແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:
ພະລັງງານໄຟຟ້າທີ່ມີທ່າແຮງແມ່ນໄດ້ມາຈາກ:
\[ U = q \ຄູນ V \]
\[ U = 5 \ຄູນ 10^{-6} \ຄູນ 300 \]
\[ U = 1.5 \ຄູນ 10^{-3} \] J

5. ເອເລັກຕຣອນຖືກວາງໄວ້ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີທ່າແຮງ 500 ໂວນ. ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງເອເລັກຕຣອນແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:
ປະຈຸໄຟຟ້າ \( q = -1.6 x 10^{-19} \)C.
\[ U = q \ຄູນ V \]
\[ U = -1.6 \ຄູນ 10^{-19} \ຄູນ 500 \]
\[ U = -8 \ຄູນ 10^{-17} \] J

6. ໂປຣຕອນເຄື່ອນທີ່ຈາກພະລັງງານສັກຍະພາບ 100 V ໄປຫາ 200 V. ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງມັນແມ່ນຫຍັງ?

ເປບບາຮາຊານ:
ປະຈຸໄຟຟ້າຂອງໂປຣຕອນ \( q = 1.6 x 10^{-19} \)C.
\[ \Delta U = q \ເທົ່າ \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.6 \ຄູນ 10^{-19} \ຄູນ (200 – 100) \]
\[ \Delta U = 1.6 \ຄູນ 10^{-17} \] J

7. ວັດຖຸສອງອັນທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q_1 = 2 \times 10^{-6} \) C ແລະ \( q_2 = -3 \times 10^{-6} \) C ຖືກວາງໄວ້ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີສັກຍະພາບ \( V = 400 \) V. ພະລັງງານສັກຍະພາບທັງໝົດຂອງວັດຖຸທັງສອງແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:
\[ U_1 = q_1 \ຄູນ V \]
\[ U_2 = q_2 \ຄູນ V \]
\[ U_{ທັງໝົດ} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{ທັງໝົດ} = (2 \ຄູນ 10^{-6} + (-3 \ຄູນ 10^{-6})) \ຄູນ 400 \]
\[ U_{ທັງໝົດ} = -4 \ຄູນ 10^{-3} \] J

8. ໄອອອນທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q = 4e \) (ໂດຍທີ່ \( e \) ເປັນປະຈຸໄຟຟ້າພື້ນຖານ) ຢູ່ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີສັກຍະພາບ \( V = 250 \) V. ພະລັງງານສັກຍະພາບໄຟຟ້າຂອງໄອອອນແມ່ນຫຍັງ?

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

9. ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q = -7 \times 10^{-5} \) C ມີພະລັງງານສັກຍະພາບ \( 2 \times 10^{-2} \) J. ສັກຍະພາບຂອງສະໜາມໄຟຟ້າບ່ອນທີ່ອະນຸພາກຕັ້ງຢູ່ແມ່ນຫຍັງ?

ເປບບາຮາຊານ:
\[ U = q \ຄູນ V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \ຄູນ 10^{-2}}{-7 \ຄູນ 10^{-5}} \]
V = -285.71 V

10. ວັດຖຸສອງອັນທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q_1 = 5e \) ແລະ \( q_2 = -2e \) ຢູ່ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີສັກຍະພາບ \( V = 300 \) V. ພະລັງງານສັກຍະພາບທັງໝົດຂອງວັດຖຸສອງອັນແມ່ນເທົ່າໃດ?

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

11. ໄອອອນທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q = -3e \) ມີພະລັງງານສັກຍະພາບ \( -9.6 \times 10^{-19} \) J. ທ່າແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າບ່ອນທີ່ໄອອອນຕັ້ງຢູ່ແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:
\[ U = q \ຄູນ V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{-9.6 \ຄູນ 10^{-19}}{-3 \ຄູນ 1.6 \ຄູນ 10^{-19}} \]
V = 200 V

12. ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ \( q \) ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີສັກກະຍະພາບ \( V = 450 \) V ແມ່ນ \( 9 \ຄູນ 10^{-18} \) J. ປະຈຸໄຟຟ້າ \( q \) ແມ່ນຫຍັງ?

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

13. ປະຈຸໄຟຟ້າບວກ \( q = 1.5 \times 10^{-19} \) C ຖືກຍ້າຍຈາກຈຸດທີ່ມີສັກຍະພາບ \( V_1 = 100 \) V ໄປຫາ \( V_2 = 500 \) V. ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບແມ່ນຫຍັງ?

ເປບບາຮາຊານ:
\[ \Delta U = q \ເທົ່າ \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.5 \ຄູນ 10^{-19} \ຄູນ (500 – 100) \]
\[ \Delta U = 6 \ຄູນ 10^{-17} \] J