Eżempju ta' mistoqsijiet dwar l-enerġija potenzjali elettrika

Eżempju ta' Mistoqsijiet dwar l-Enerġija Potenzjali Elettrika

1. Elettron jiġi aċċellerat mill-mistrieħ permezz ta' differenza potenzjali ta' 12-il volt. X'inhi l-bidla fl-enerġija potenzjali tal-elettron?
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Tagħbija 1 elettron (e) = -1,60 x 10^-19 Coulomb
Differenza fil-potenzjal elettriku = vultaġġ elettriku (V) = 12-il Volt
Mistoqsi: Bidla fl-enerġija potenzjali tal-elettroni (ΔEP)
Tweġiba:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 Ċ)(12 V) = -19,2 x 10^-19 Joule
Is-sinjal negattiv ifisser enerġija potenzjali elettrika tonqos. Meta jkun qrib il-pjanċa ċċarġjata b'mod negattiv, l-enerġija potenzjali elettrika tal-elettron tkun fil-massimu tagħha. Wara li jasal qrib il-pjanċa ċċarġjata b'mod pożittiv, l-enerġija potenzjali elettrika tal-elettron tkun fil-minimu tagħha.

2. Żewġ pjanċi paralleli huma ċċarġjati b'mod pożittiv u b'mod negattiv. Il-kamp elettriku bejn iż-żewġ pjanċi huwa ta' 500 Volt/metru. Id-distanza bejn iż-żewġ pjanċi hija ta' 2 ċm. Iddetermina l-bidla fl-enerġija potenzjali ta' proton meta jiċċaqlaq mill-pjanċa ċċarġjata b'mod pożittiv għall-pjanċa ċċarġjata b'mod negattiv!
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Qasam elettriku bejn iż-żewġ pjanċi (E) = 500 Volt/metru
Distanza bejn iż-żewġ pjanċi (s) = 2 ċm = 0,02 metri
Ċarġ tal-proton = +1,60 x 10^-19 Coulomb
Mistoqsi: Bidla fl-enerġija potenzjali elettrika (ΔEP)
Tweġiba:

L-ewwel ikkalkula d-differenza potenzjali jew vultaġġ elettriku :

V = E s
V = (500 Volt/metru)(0,02 metri)
V = 10 Volt

Bidliet fl-enerġija potenzjali elettrika:

ΔEP = qV
ΔEP = (1,60 x 10^-19 Ċ)(10 V)
ΔEP = 16 x 10^-19 Joule
ΔEP = 1,6 x 10^-18 Joule

Meta jkun qrib il-pjanċa ċċarġjata b'mod pożittiv, l-enerġija potenzjali elettrika tal-proton tkun fil-massimu tagħha. Malli jasal qrib il-pjanċa ċċarġjata b'mod negattiv, l-enerġija potenzjali elettrika tal-proton tkun fil-minimu tagħha. Għalhekk, meta jiċċaqlaq mill-pjanċa ċċarġjata b'mod pożittiv għall-pjanċa ċċarġjata b'mod negattiv, l-enerġija potenzjali elettrika tal-proton tonqos.

3. Żewġ karigi huma rranġati kif muri fil-figura t'hawn taħt. Iċ-ċarġ f'A huwa +9 μC u ċ-ċarġ f'B huwa -4 μC. Il-kostanti ta' Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Kemm tinbidel l-enerġija potenzjali elettrika taċ-ċarġ B jekk din tiċċaqlaq lejn iċ-ċarġ A?
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Ħlas A (q₁) = +9 μC = +9 x 10^-6 C
Ħlas B (q₁) = -4 μC = -4 x 10^-6 C
Il-kostanti ta' Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Id-distanza bejn iċ-ċarġijiet A u B (r) = 10 ċm = 0,1 metri = 10^-1 metru
Mistoqsi: Bidla fl-enerġija potenzjali elettrika taċ-ċarġ B jekk din tiċċaqlaq lejn iċ-ċarġ A
Tweġiba:

Iċ-ċarġ B jiċċaqlaq lejn iċ-ċarġ A sabiex l-enerġija potenzjali elettrika tagħha tonqos b'2,4 Joules.
Dan huwa simili għal oġġett ta' massa li jiċċaqlaq 'l isfel lejn l-art sabiex l-għoli u l-enerġija potenzjali gravitazzjonali tiegħu jonqsu.

4. Partiċella b'ċarġ ta' (q = 5 × 10-6) C titqiegħed f'kamp elettriku b'potenzjal ta' (V = 300) V. X'inhi l-enerġija potenzjali elettrika tal-partiċella?

Diskussjoni:
L-enerġija potenzjali elettrika hija mogħtija minn:
\[U = q \times V\]
\[ U = 5 × 10^{-6} × 300 \]
\[U = 1.5 \times 10^{-3} \] J

5. Elettron jitqiegħed f'kamp elettriku b'potenzjal ta' 500 V. X'inhi l-enerġija potenzjali elettrika tal-elettron?

Diskussjoni:
Ċarġ tal-elettroni \(q = -1.6 \times 10^{-19} \)C.
\[U = q \times V\]
\[U = -1.6 \times 10^{-19} \times 500\]
\[ U = -8 \times 10^{-17} \] J

6. Proton jiċċaqlaq minn potenzjal ta' 100 V għal 200 V. X'inhi l-bidla fl-enerġija potenzjali tiegħu?

Diskussjoni:
Ċarġ tal-proton \(q = 1.6 \times 10^{-19} \)C.
\[ ΔU = q × ΔV ]
\[ΔU = 1.6 × 10^{-19} × (200 – 100)\]
\[ΔU = 1.6 × 10^{-17} \] J

7. Żewġ oġġetti b'ċarġijiet (q_1 = 2 \times 10^{-6} \)C u (q_2 = -3 \times 10^{-6} \)C jitqiegħdu f'kamp elettriku b'potenzjal ta' (V = 400 \)V. X'inhi l-enerġija potenzjali totali taż-żewġ oġġetti?

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

8. Jone b'ċarġ \(q = 4e\) (fejn \(e\) hija ċ-ċarġ elementari) jinsab f'kamp elettriku b'potenzjal \(V = 250\)V. X'inhi l-enerġija potenzjali elettrika tal-jone?

Diskussjoni:
\[U = q \times V\]
\[U = 4 × 1.6 × 10^{-19} × 250\]
\[U = 1.6 \times 10^{-16} \] J

9. Huwa magħruf li partiċella b'ċarġ ta' \(q = -7 \times 10^{-5} \)C għandha enerġija potenzjali ta' \(2 \times 10^{-2} \)J. X'inhu l-potenzjal tal-kamp elettriku fejn tinsab il-partiċella?

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

10. Żewġ oġġetti b'ċarġijiet \(q_1 = 5e\) u \(q_2 = -2e\) jinsabu f'kamp elettriku b'potenzjal ta' \(V = 300\)V. X'inhi l-enerġija potenzjali totali taż-żewġ oġġetti?

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

11. Jone b'ċarġ \(q = -3e\) għandu enerġija potenzjali ta' \(-9.6 \times 10^{-19}\) J. X'inhu l-potenzjal tal-kamp elettriku fejn jinsab il-jone?

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

12. Huwa magħruf li l-enerġija potenzjali elettrika ta' ċarġ (q) f'kamp elettriku b'potenzjal (V = 450) V hija (9 × 10-18) J. X'inhu ċ-ċarġ (q)?

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

13. Ċarġ pożittiv \(q = 1.5 \times 10^{-19} \)C jiġi mċaqlaq minn punt b'potenzjal \(V_1 = 100 \)V għal \(V_2 = 500 \)V. X'inhi l-bidla fl-enerġija potenzjali?

Diskussjoni:
\[ ΔU = q × ΔV ]
\[ΔU = 1.5 × 10^{-19} × (500 – 100)\]
\[ΔU = 6 × 10^{-17} \] J