Elektriskā potenciāla piemērs

5 elektriskā potenciāla jautājumu piemēri

1. Nosakiet elektriskais potenciāls punktā, kas atrodas 1 cm attālumā no lādiņa, q = 5,0 μC. Kulona konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C.
Diskusija
Ir zināms, ka:
Attālums no lādiņa (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10^-2 m
Lādiņs (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10^-6 Kulons
Jautāja: Elektriskais potenciāls (V)
Atbilde:

Elektriskais potenciāls:

Elektriskais potenciāls ir 4,5 x 10⁶ ^volti.

2. Uzlādēt Q₁ = 5,0 μC un lādiņš Q₂ = 6,0 μC. Kulona konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. A punkts atrodas abu vidū. kravaNosakiet elektrisko potenciālu punktā A!
Diskusija
Ir zināms, ka:
Uzlādes Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
A punkta attālums no Q₁ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Uzlādes Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
A punkta attālums no Q₂ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Kulona konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Jautāja: Elektriskais potenciāls A punktā
Atbilde:

Elektriskais potenciāls 1:

Elektriskais potenciāls 2:

Elektriskais potenciāls A punktā:

V = V₂ - V₁
V = (54–45) × 10⁴
V = 9 x 10⁴
Elektriskais potenciāls punktā A ir 9 x 10⁴ Volts

3. Uzlāde q₁ = 5,0 μC un lādiņš q₂ = 6,0 μC. Kulona konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Nosakiet elektrisko potenciālu punktā A!
Diskusija
Ir zināms, ka:
Uzlādes Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
A punkta attālums no Q₁ = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Uzlādes Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
A punkta attālums no Q₂ = 50 cm = 0,5 m = 5 x 10^-1 m
Kulona konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Jautāja: Elektriskais potenciāls A punktā
Atbilde:

Elektriskais potenciāls 1:

Elektriskais potenciāls 2:

Elektriskais potenciāls A punktā:

V = V₁ + V₂
V = (-11,25 + 10,8) x 10⁴
V = -0,45 x 10⁴
V = -4,5 x 10³
Elektriskais potenciāls A punktā ir -4,5 x 10³ Volts

4. Valsts eksāmena jautājumi SMA/MA fizikas studentiem U-ZC-2013/2014 Nr. 28
Doba vadoša sfēra ir uzlādēta ar pozitīvu elektrisko lādiņu 500 µC, kā parādīts šajā attēlā:
Kurš no tālāk minētajiem apgalvojumiem ir pareizs?
A. Elektriskais potenciāls punktā P = 2 reizes lielāks par elektrisko potenciālu punktā R
B. Elektriskais potenciāls punktā Q ir tāds pats kā punktā P.
C. Elektriskais potenciāls punktā T = 2 reizes lielāks par elektrisko potenciālu punktā Q
D. Elektriskais potenciāls punktā P ir tāds pats kā punktā T.
E. Elektriskais potenciāls punktos P, Q un R ir vienāds.
Diskusija
Tā kā sfēra ir doba un vadoša, tās iekšpusē nav elektriskā lādiņa. Saskaņā ar Gausa likuma piemērošana, ja dobajā sfērā nav elektriskā lādiņa, tad dobajā sfērā nav elektriskā lauka.

Elektriskais lauks ir saistīts ar elektriskā potenciāla starpību, ko izsaka ar vienādojumu V _ab = E d , kur V _ab = potenciālu starpība starp diviem punktiem, E = elektriskais lauks un d = attālums starp diviem punktiem. E = 0, tātad Vab = 0. Elektriskais lauks ir nulle, tāpēc potenciālu starpība ir nulle. Nulles potenciālu starpība nozīmē, ka dobās sfēras iekšpusē nav elektriskā potenciāla starpības. Citiem vārdiem sakot, visu dobās sfēras iekšpusē esošo punktu elektriskais potenciāls ir vienāds. Elektriskā potenciāla lielums dobās sfēras iekšpusē ir tāds pats kā elektriskais potenciāls uz sfēras virsmas.

Jo tālāk no bumbas virsmas, jo mazāks ir elektriskais potenciāls šajā punktā. Tas ir balstīts uz elektriskā potenciāla starpības vienādojumu V _ab = k Q / r , kur r = attālums no bumbas centra līdz punktam, kura potenciālu starpība tiek aprēķināta . Pamatojoties uz šo vienādojumu, attālums (r) ir apgriezti proporcionāls potenciālu starpībai (V _ab ), tātad, jo lielāks ir punkta attālums no bumbas centra, jo mazāka ir elektriskā potenciāla starpība starp bumbas centru un šo punktu. Punkts R atrodas tuvāk bumbas centram, bet punkts T atrodas tālāk no bumbas centra, tāpēc potenciālu starpība starp punktu R un bumbas centru ir lielāka, savukārt potenciālu starpība starp punktu T un bumbas centru ir mazāka. Citiem vārdiem sakot, elektriskais potenciāls punktā R ir lielāks nekā elektriskais potenciāls punktā T.

Piezīme: Izskaidrojiet atšķirību starp elektrisko potenciālu un elektriskā potenciāla starpību . Elektrisko potenciālu nevar aprēķināt, savukārt elektriskā potenciāla starpību var aprēķināt, izmantojot formulu V _ab = k Q / r . Ja telpā ir elektriskais lauks, tad katram telpas punktam ir elektriskais potenciāls, savukārt elektriskā potenciāla starpību aprēķina, salīdzinot divus dažādus punktus. Citiem vārdiem sakot, vienā un tajā pašā punktā ir elektriskais potenciāls, bet šajā punktā nav elektriskā potenciāla starpības.

Pareizās atbildes ir B un E.

5. Valsts eksāmena jautājumi SMA/MA fizikas studentiem U-ZC-2013/2014 Nr. 28
Dobai vadošai sfērai ir lādiņš 4 µC un rādiuss 10 cm, kā parādīts attēlā. Kurš apgalvojums par sfēras elektrisko potenciālu (V) ir pareizs?
A.V._A > V_B
B. V._B > V_A
C. V._A = V_B
D.V._A <V_C
E.V._B <V_C
Diskusija
Pamatojoties uz 1. jautājuma skaidrojumu, V._A = V_B, V_A > V_C un V_B > V_C.
Pareizā atbilde ir C.