3 vragen over de potentiaalverschilvergelijking
1. Een elektrische lading wordt in een homogeen elektrisch veld verplaatst met een kracht van 2√3 N over een afstand van 20 cm. Als de richting van de kracht een hoek van 30 ° maakt met de verplaatsing van de elektrische lading, wat is dan het verschil in elektrische potentiële energie tussen de begin- en eindpositie van de elektrische lading?
Bekend:
Kracht (F) = 2√3 N
Afstand (s) = 20 cm = 0.2 m
Hoek (θ) = 30 °
Gezocht: Elektrisch potentiaalverschil
Oplossing:
De arbeid die nodig is om lading +q van punt a naar punt b over te brengen, is gelijk aan het verschil in elektrische potentiële energie tussen de punten a en b.
ΔEP = ΔW
Als de richting van de kracht F ten opzichte van de richting van de ladingsoverdracht +q een hoek θ maakt, dan is de arbeid die nodig is voor de ladingsoverdracht +q van a naar b:
ΔW = F Δs cos θ = ( 2 √ 3 )(0,2)(cos 30) = (0,4 √ 3 )(0,5 √ 3 ) = (0,2)(3) = 0,6 Joule
2. Als de lading en capaciteit van de condensatoren respectievelijk 5 µC en 20 µF bedragen, bepaal dan het potentiaalverschil over de condensatoren.
Bekend:
Elektrische lading (q) = 5 µC = 5 x 10⁻⁶ C
Condensatorcapaciteit (C) = 20 µF = 20 x 10⁻⁶ F
Gevraagd: Potentiaalverschil van de condensator (V)
Oplossing:
De formule voor het potentiaalverschil, de capaciteit en de lading van een condensator:
V = q / C = (5 x 10 -6 ) / 20 x 10 -6 = 5/20 = 0,25 Volt
3. Twee puntladingen QA = -4 µC en QB = 8 µC bevinden zich op een afstand van 16 cm van elkaar. Bepaal de elektrische potentiaal halverwege tussen de twee ladingen.
Bekend:
Elektrische lading 1 (Q A ) = 4 x 10 -6 C
Elektrische lading 2 (Q B ) = 8 x 10 -6 C
Afstand (r) = 8 cm = 0,08 m
Coulombconstante (k) = 9 × 10⁹ Nm² / C²
Gevraagd: De elektrische potentiaal bij punt C (V C )
Oplossing:
V A = k Q / r = (9 × 10 9 )(4 x 10 -6 ) / 0,08 = (36 × 10 3 ) / 0,08 = -450 Volt
V B = k Q / r = (9 × 10 9 )(8 x 10 -6 ) / 0,08 = (72 × 10 3 ) / 0,08 = 900 Volt
De elektrische potentiaal bij C (V C ) = 900 – 450 = 450 Volt
