3 pytania dotyczące równania różnicy potencjałów
1. Ładunek elektryczny przemieszcza się w jednorodnym polu elektrycznym z siłą 2√3 N na odległość 20 cm. Jeśli kierunek siły jest nachylony pod kątem 30 ° do przemieszczenia ładunku elektrycznego, jaka jest różnica energii potencjalnej ładunku w położeniu początkowym i końcowym?
Znany:
Siła (F) = 2√3 N
Odległość (s) = 20 cm = 0.2 m
Kąt (θ) = 30 °
Poszukiwane: Różnica potencjałów elektrycznych
Rozwiązanie:
Praca przeniesienia ładunku +q z punktu a do punktu b jest równa różnicy energii potencjalnej w punktach a i b.
ΔEP = ΔW
Jeżeli kierunek siły F względem kierunku przeniesienia ładunku +q jest nachylony pod kątem θ, to praca przeniesienia ładunku +q z a do b wynosi:
ΔW = fa Δs cos θ = ( 2 √ 3 )(0,2)(cos 30) = (0,4 √ 3 )(0,5 √ 3 ) = (0,2)(3) = 0,6 dżula
2. Jeżeli wiadomo, że ładunek i pojemność kondensatorów wynoszą odpowiednio 5 µC i 20 µF, określ różnicę potencjałów kondensatorów.
Znany:
Ładunek elektryczny (q) = 5 µC = 5 x 10 -6 C
Pojemność kondensatora (C) = 20 µF = 20 x 10 -6 F
Poszukiwane: różnica potencjałów kondensatora (V)
Rozwiązanie:
Wzór na różnicę potencjałów kondensatora, pojemność i ładunek kondensatora:
V = q / C = (5 x 10 -6 ) / 20 x 10 -6 = 5/20 = 0,25 wolta
3. Dwa ładunki punktowe QA = -4 µC i QB = 8 µC znajdują się w odległości 16 cm od siebie. Wyznacz potencjał elektryczny w połowie odległości między tymi ładunkami.
Znany:
Ładunek elektryczny 1 (Q A ) = 4 x 10 -6 C
Ładunek elektryczny 2 (Q B ) = 8 x 10 -6 C
Odległość (r) = 8 cm = 0,08 m
Stała Coulomba (k) = 9 × 10 9 Nm 2 /C 2
Poszukiwany: potencjał elektryczny w punkcie C (V C )
Rozwiązanie:
V A = k Q / r = (9 × 10 9 )(4 x 10 -6 ) / 0,08 = (36 × 10 3 ) / 0,08 = -450 woltów
V B = k Q / r = (9 × 10 9 )(8 x 10 -6 ) / 0,08 = (72 × 10 3 ) / 0,08 = 900 woltów
Potencjał elektryczny przy C (V C ) = 900 – 450 = 450 woltów
