ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਸਵਾਲਾਂ ਦੀ ਉਦਾਹਰਨ

ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਸ਼ਨਾਂ ਦੀ ਉਦਾਹਰਣ

1. ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ 12 ਵੋਲਟ ਦੇ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਦੁਆਰਾ ਆਰਾਮ ਤੋਂ ਪ੍ਰਵੇਗਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਕੀ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ?
ਚਰਚਾ
ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:
ਲੋਡ 1 ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ (e) = -1,60 x 10^-19 ਕੋਲਮਬ
ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ = ਬਿਜਲੀ ਵੋਲਟੇਜ (V) = 12 ਵੋਲਟ
ਪੁੱਛਿਆ: ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ (ΔEP) ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ
ਉੱਤਰ:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 C)(12 V) = -19,2 x 10^-19 joule
ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਚਿੰਨ੍ਹ ਦਾ ਅਰਥ ਹੈ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਘਟਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਆਪਣੀ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ ਪਹੁੰਚਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਆਪਣੀ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

2. ਦੋ ਸਮਾਨਾਂਤਰ ਪਲੇਟਾਂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਅਤੇ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਾਰਜ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਦੋਵਾਂ ਪਲੇਟਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਬਿਜਲੀ ਖੇਤਰ 500 ਵੋਲਟ/ਮੀਟਰ ਹੈ। ਦੋਵਾਂ ਪਲੇਟਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ 2 ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਤੋਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਵੱਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਉਸਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਓ!
ਚਰਚਾ
ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:
ਬਿਜਲੀ ਖੇਤਰ ਦੋ ਪਲੇਟਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ (E) = 500 ਵੋਲਟ/ਮੀਟਰ
ਦੋ ਪਲੇਟਾਂ (ਪਲੇਟਾਂ) ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ = 2 ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ = 0,02 ਮੀਟਰ
ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਚਾਰਜ = +1,60 x 10^-19 ਕੋਲਮਬ
ਪੁੱਛਿਆ: ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ (ΔEP) ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ
ਉੱਤਰ:

ਪਹਿਲਾਂ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰੋ ਜਾਂ ਬਿਜਲੀ ਵੋਲਟੇਜ :

ਵੀ = ਈ ਐੱਸ
V = (500 ਵੋਲਟ/ਮੀਟਰ)(0,02 ਮੀਟਰ)
V = 10 ਵੋਲਟ

ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ:

ΔEP = q V
ΔEP = (1,60 x 10^-19 ਸੀ)(10 ਵ)
ΔEP = 16 x 10^-19 joule
ΔEP = 1,6 x 10^-18 joule

ਜਦੋਂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਆਪਣੀ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ ਪਹੁੰਚਣ 'ਤੇ, ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਆਪਣੀ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਤੋਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੀ ਪਲੇਟ ਵੱਲ ਜਾਂਦੇ ਹੋ, ਤਾਂ ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

3. ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੇ ਚਿੱਤਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਏ ਗਏ ਅਨੁਸਾਰ ਦੋ ਚਾਰਜ ਵਿਵਸਥਿਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ। A ਤੇ ਚਾਰਜ +9 μC ਹੈ ਅਤੇ B ਤੇ ਚਾਰਜ -4 μC ਹੈ। ਕੁਲੌਂਬ ਦਾ ਸਥਿਰਾਂਕ (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. ਜੇਕਰ ਚਾਰਜ B, ਚਾਰਜ A ਵੱਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਇਸਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਕਿੰਨੀ ਬਦਲਦੀ ਹੈ?
ਚਰਚਾ
ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:
ਚਾਰਜ A (q₁) = +9 μC = +9 x 10^-6 C
ਚਾਰਜ B (q₁) = -4 μC = -4 x 10^-6 C
ਕੁਲੌਂਬ ਦਾ ਸਥਿਰਾਂਕ (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
ਚਾਰਜ A ਅਤੇ B (r) ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ = 10 cm = 0,1 ਮੀਟਰ = 10^-1 ਮੀਟਰ
ਪੁੱਛਿਆ: ਜੇਕਰ ਚਾਰਜ B, ਚਾਰਜ A ਵੱਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਇਸਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ
ਉੱਤਰ:

ਚਾਰਜ B, ਚਾਰਜ A ਵੱਲ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਚਲਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਸਦੀ ਬਿਜਲਈ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ 2,4 ਜੂਲ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਇਹ ਇੱਕ ਪੁੰਜ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਦੇ ਧਰਤੀ ਵੱਲ ਹੇਠਾਂ ਵੱਲ ਵਧਣ ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਇਸਦੀ ਉਚਾਈ ਅਤੇ ਗੁਰੂਤਾ ਖਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਘੱਟ ਜਾਵੇ।

4. \( q = 5 \ਗੁਣਾ 10^{-6} \) C ਦੇ ਚਾਰਜ ਵਾਲੇ ਕਣ ਨੂੰ \( V = 300 \) V ਦੇ ਸੰਭਾਵੀ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਬਿਜਲੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕਣ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਕੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਇਹਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
\[ ਯੂ = ਕਿਊ \ਗੁਣਾ V \]
\[ ਯੂ = 5 \ਗੁਣਾ 10^{-6} \ਗੁਣਾ 300 \]
\[ U = 1.5 \ਗੁਣਾ 10^{-3} \] J

5. ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਨੂੰ 500 V ਦੇ ਸੰਭਾਵੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਬਿਜਲੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਕੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਚਾਰਜ \( q = -1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \) C.
\[ ਯੂ = ਕਿਊ \ਗੁਣਾ V \]
\[ ਯੂ = -1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \ਗੁਣਾ 500 \]
\[ ਯੂ = -8 \ਗੁਣਾ 10^{-17} \] ਜੇ

6. ਇੱਕ ਪ੍ਰੋਟੋਨ 100 V ਦੇ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ 200 V ਤੱਕ ਚਲਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਕੀ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਚਾਰਜ \( q = 1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \) C.
\[ \ਡੈਲਟਾ ਯੂ = ਕਿਊ \ਵਾਰ \ਡੈਲਟਾ ਵੀ \]
\[ \ਡੈਲਟਾ U = 1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \ਗੁਣਾ (200 – 100) \]
\[ \ਡੈਲਟਾ U = 1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-17} \] J

7. ਚਾਰਜ ਵਾਲੀਆਂ ਦੋ ਵਸਤੂਆਂ \( q_1 = 2 \times 10^{-6} \) C ਅਤੇ \( q_2 = -3 \times 10^{-6} \) C ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਵਿੱਚ ਰੱਖੀਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ \( V = 400 \) V ਹੈ। ਦੋਵਾਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੀ ਕੁੱਲ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਕਿੰਨੀ ਹੈ?

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

8. ਚਾਰਜ ਵਾਲਾ ਇੱਕ ਆਇਨ \( q = 4e \) (ਜਿੱਥੇ \( e \) ਮੁੱਢਲਾ ਚਾਰਜ ਹੈ) ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਵਿੱਚ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ \( V = 250 \) V ਹੈ। ਆਇਨ ਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ ਊਰਜਾ ਕੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
\[ ਯੂ = ਕਿਊ \ਗੁਣਾ V \]
\[ ਯੂ = 4 \ਗੁਣਾ 1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \ਗੁਣਾ 250 \]
\[ U = 1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-16} \] J

9. ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ \( q = -7 \times 10^{-5} \) C ਦੇ ਚਾਰਜ ਵਾਲੇ ਕਣ ਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ \( 2 \times 10^{-2} \) J ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਿੱਥੇ ਕਣ ਸਥਿਤ ਹੈ, ਉੱਥੇ ਬਿਜਲੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਕੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
\[ ਯੂ = ਕਿਊ \ਗੁਣਾ V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \ਗੁਣਾ 10^{-2}}{-7 \ਗੁਣਾ 10^{-5}} \]
\[ V = -285.71 \] V

10. ਚਾਰਜ ਵਾਲੀਆਂ ਦੋ ਵਸਤੂਆਂ \( q_1 = 5e \) ਅਤੇ \( q_2 = -2e \) ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਵਿੱਚ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ \( V = 300 \) V ਹੈ। ਦੋਵਾਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੀ ਕੁੱਲ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਕਿੰਨੀ ਹੈ?

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

11. ਇੱਕ ਚਾਰਜ ਵਾਲੇ ਆਇਨ ਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ \( q = -3e \) ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਉਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦੀ ਸੰਭਾਵੀ ਕੀ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਆਇਨ ਸਥਿਤ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
\[ ਯੂ = ਕਿਊ \ਗੁਣਾ V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{-9.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19}}{-3 \ਗੁਣਾ 1.6 \ਗੁਣਾ 10^{-19}} \]
\[ V = 200 \] V

12. ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ \( V = 450 \) V ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਚਾਰਜ \( q \) ਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ ਊਰਜਾ \( 9 \ਗੁਣਾ 10^{-18} \) J ਹੈ। ਚਾਰਜ \( q \) ਕੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
\[ ਯੂ = ਕਿਊ \ਗੁਣਾ V \]
\[ q = \frac{U}{V} \]
\[ q = \frac{9 \ਗੁਣਾ 10^{-18}}{450} \]
\[ q = 2 \ਗੁਣਾ 10^{-20} \] C

13. ਇੱਕ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ \( q = 1.5 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \) C ਨੂੰ ਸੰਭਾਵੀ \( V_1 = 100 \) V ਵਾਲੇ ਬਿੰਦੂ ਤੋਂ \( V_2 = 500 \) V ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਕੀ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ?

ਚਰਚਾ:
\[ \ਡੈਲਟਾ ਯੂ = ਕਿਊ \ਵਾਰ \ਡੈਲਟਾ ਵੀ \]
\[ \ਡੈਲਟਾ U = 1.5 \ਗੁਣਾ 10^{-19} \ਗੁਣਾ (500 – 100) \]
\[ \ਡੈਲਟਾ U = 6 \ਗੁਣਾ 10^{-17} \] J