Primer električnega potenciala

5 primerov vprašanj o električnem potencialu

1. Določite električni potencial v točki, ki je oddaljena 1 cm od naboja q = 5,0 μC. Coulombova konstanta (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C.
Razprava
Znano je, da:
Razdalja od naboja (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10^-2 m
Naboj (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10^-6 Coulomb
Vprašano: Električni potencial (V)
Odgovor:

Električni potencial:

Električni potencial je 4,5 x 10⁶ Volt

2. Naboj Q₁ = 5,0 μC in naboj Q₂ = 6,0 μC. Coulombova konstanta (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Točka A je na sredini med obema tovorDoločite električni potencial v točki A!
Razprava
Znano je, da:
Naboj Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Razdalja točke A od točke Q₁ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Naboj Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Razdalja točke A od točke Q₂ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Coulombova konstanta (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Vprašano: Električni potencial v točki A
Odgovor:

Električni potencial 1:

Električni potencial 2:

Električni potencial v točki A:

V = V₂ - V₁
V = (54 – 45) x 10⁴
V = 9 x 10⁴
Električni potencial v točki A je 9 x 10⁴ Volt

3. Naboj q₁ = 5,0 μC in naboj q₂ = 6,0 μC. Coulombova konstanta (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Določite električni potencial v točki A!
Razprava
Znano je, da:
Naboj Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Razdalja točke A od točke Q₁ = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Naboj Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Razdalja točke A od točke Q₂ = 50 cm = 0,5 m = 5 x 10^-1 m
Coulombova konstanta (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Vprašano: Električni potencial v točki A
Odgovor:

Električni potencial 1:

Električni potencial 2:

Električni potencial v točki A:

V = V₁ + V₂
V = (-11,25 + 10,8) x 10⁴
V = -0,45 x 10⁴
V = -4,5 x 10³
Električni potencial v točki A je -4,5 x 10³ Volt

4. Vprašanja za nacionalni izpit za predmet Fizika SMA/MA U-ZC-2013/2014 št. 28
Votla prevodna krogla je nabita s pozitivnim električnim nabojem 500 µC, kot je prikazano na naslednji sliki:
Katera od naslednjih trditev je pravilna?
A. Električni potencial v točki P = 2-kratnik električnega potenciala v točki R
B. Električni potencial v točki Q je enak kot v točki P.
C. Električni potencial v točki T = 2-kratnik električnega potenciala v točki Q
D. Električni potencial v točki P je enak kot v točki T.
E. Električni potencial v točkah P, Q in R je enak.
Razprava
Votla prevodna krogla torej v njej ni električnega naboja. Glede na uporaba Gaussovega zakona, če v votli krogli ni električnega naboja, potem v votli krogli ni električnega polja.

Električno polje je povezana z razliko v električnem potencialu, ki je izražena z enačbo V_ab = E d, kjer je V_ab = potencialna razlika med dvema točkama, E = električno polje in d = razdalja med dvema točkama. E = 0, zato je Vab = 0. Električno polje je nič, zato je potencialna razlika nič. Ničelna potencialna razlika pomeni, da ni razlike v električnem potencialu znotraj votle krogle. Z drugimi besedami, električni potencial je na vseh točkah znotraj votle krogle enak. Velikost električnega potenciala znotraj votle krogle je enaka električnemu potencialu na površini krogle.

Dlje ko je točka oddaljena od površine krogle, manjši je električni potencial na tej točki. To temelji na enačbi za razliko električnih potencialov. V_ab = k Q/r, Kje r = razdalja od središča krogle do točke, kjer se izračuna potencialna razlikaNa podlagi te enačbe je razdalja (r) obratno sorazmerna z napetostno razliko (V_ab), torej večja kot je oddaljenost točke od središča krogle, manjša je razlika električnih potencialov med središčem krogle in to točko. Točka R je bližje središču krogle, medtem ko je točka T dlje od središča krogle, zato je razlika potencialov med točko R in središčem krogle večja, medtem ko je razlika potencialov med točko T in središčem krogle manjša. Z drugimi besedami, električni potencial v točki R je večji od električnega potenciala v točki T.

Opomba: Razlikujte med električni potencial s električna potencialna razlika. Električni potencial ni mogoče izračunati vrednostno, medtem ko je mogoče razliko električnega potenciala izračunati vrednostno z uporabo formule V_ab = k Q/rČe je v prostoru električno polje, potem ima vsaka točka v prostoru električni potencial, medtem ko se razlika električnih potencialov izračuna s primerjavo dveh različnih točk. Z drugimi besedami, na isti točki je električni potencial, vendar na tej točki ni razlike električnih potencialov.

Pravilna odgovora sta B in E.

5. Vprašanja za nacionalni izpit za predmet Fizika SMA/MA U-ZC-2013/2014 št. 28
Votla prevodna krogla ima naboj 4 µC in polmer 10 cm, kot je prikazano na sliki. Katera trditev o električnem potencialu (V) na krogli je pravilna?
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
Razprava
Na podlagi pojasnila v vprašanju št. 1, V_A = V_B, V_A > V_C in V._B > V_C.
Pravilen odgovor je C.