Shembull i Pyetjeve për Energjinë Potenciale Elektrike
1. Një elektron përshpejtohet nga gjendja e qetësisë përmes një ndryshimi potencial prej 12 volti. Cili është ndryshimi në energjinë potenciale të elektronit?
Diskutim
Dihet që:
Ngarkesë 1 elektron (e) = -1,60 x 10-19 Kulomb
Diferenca e potencialit elektrik = tension elektrik (V) = 12 Volt
Pyeti: Ndryshimi në energjinë potenciale të elektroneve (ΔEP)
Përgjigje:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10-19 C)(12 V) = -19,2 x 10-19 xhaul
Shenja negative do të thotë energjia potenciale elektrike zvogëlohet. Kur është pranë pllakës së ngarkuar negativisht, energjia potenciale elektrike e elektronit është në maksimum. Pasi arrin pranë pllakës së ngarkuar pozitivisht, energjia potenciale elektrike e elektronit është në minimumin e saj.
2. Dy pllaka paralele janë të ngarkuara pozitivisht dhe negativisht. Fusha elektrike midis dy pllakave është 500 volt/metër. Distanca midis dy pllakave është 2 cm. Përcaktoni ndryshimin në energjinë potenciale të një protoni kur ai lëviz nga pllaka e ngarkuar pozitivisht në pllakën e ngarkuar negativisht!
Diskutim
Dihet që:
Fusha elektrike midis dy pllakave (E) = 500 volt/metër
Distanca midis dy pllakave (s) = 2 cm = 0,02 metra
Ngarkesa e protonit = +1,60 x 10-19 Kulomb
Pyeti: Ndryshimi në energjinë potenciale elektrike (ΔEP)
Përgjigje:
Së pari llogaritni ndryshimin e potencialit ose tension elektrik :
V = E s
V = (500 volt/metër) (0,02 metra)
V = 10 Volt
Ndryshimet në energjinë potenciale elektrike:
ΔEP = q V
ΔEP = (1,60 x 10-19 C)(10 V)
ΔEP = 16 x 10-19 xhaul
ΔEP = 1,6 x 10-18 xhaul
Kur është pranë pllakës së ngarkuar pozitivisht, energjia potenciale elektrike e protonit është në maksimum. Me të mbërritur pranë pllakës së ngarkuar negativisht, energjia potenciale elektrike e protonit është në minimum. Prandaj, kur lëviz nga pllaka e ngarkuar pozitivisht në pllakën e ngarkuar negativisht, energjia potenciale elektrike e protonit zvogëlohet.
3. Dy ngarkesa janë rregulluar siç tregohet në figurën më poshtë. Ngarkesa në A është +9 μC dhe ngarkesa në B është -4 μC. Konstantja e Kulonit (k) = 9 x 109 Nm2C-2, 1 μC = 10-6 C. Sa ndryshon energjia potenciale elektrike e ngarkesës B nëse ajo lëviz drejt ngarkesës A?
Diskutim
Dihet që:
Ngarkesa A (q1) = +9 μC = +9 x 10-6 C
Ngarkesa B (q1) = -4 μC = -4 x 10-6 C
Konstantja e Kulombit (k) = 9 x 109 Nm2C-2
Distanca midis ngarkesave A dhe B (r) = 10 cm = 0,1 metra = 10-1 metër
Pyeti: Ndryshimi në energjinë potenciale elektrike të ngarkesës B nëse ajo lëviz drejt ngarkesës A
Përgjigje:
Ngarkesa B lëviz drejt ngarkesës A në mënyrë që energjia e saj potenciale elektrike të zvogëlohet me 2,4 xhaul.
Kjo është e ngjashme me një objekt masiv që lëviz poshtë drejt tokës në mënyrë që lartësia dhe energjia e tij potenciale gravitacionale të zvogëlohen.
4. Një grimcë me një ngarkesë prej \(q = 5 \times 10^{-6} \)C vendoset në një fushë elektrike me një potencial prej \(V = 300 \)V. Cila është energjia potenciale elektrike e grimcës?
Diskutim:
Energjia potenciale elektrike jepet nga:
U = q herë V
\[ U = 5 herë 10^{-6} herë 300 \]
\[ U = 1.5 \times 10^{-3} \] J
5. Një elektron vendoset në një fushë elektrike me një potencial prej 500 V. Cila është energjia potenciale elektrike e elektronit?
Diskutim:
Ngarkesa e elektronit (q = -1.6 herë 10^{-19}) C.
U = q herë V
\[ U = -1.6 herë 10^{-19} herë 500 \]
\[ U = -8 \times 10^{-17} \] J
6. Një proton lëviz nga një potencial prej 100 V në 200 V. Cili është ndryshimi në energjinë e tij potenciale?
Diskutim:
Ngarkesa e protonit (q = 1.6 herë 10^{-19}) C.
\[ \Delta U = q \herë \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-19} \times (200 – 100) \]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-17} \] J
7. Dy objekte me ngarkesa \(q_1 = 2 \times 10^{-6}\)C dhe \(q_2 = -3 \times 10^{-6}\)C vendosen në një fushë elektrike me një potencial prej \(V = 400\)V. Cila është energjia totale potenciale e dy objekteve?
Diskutim:
\[ U_1 = q_1 \herë V \]
\[ U_2 = q_2 \herë V \]
\[ U_{totali} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{totali} = (2 herë 10^{-6} + (-3 herë 10^{-6})) herë 400 \]
\[ U_{totali} = -4 \times 10^{-3} \] J
8. Një jon me ngarkesë q = 4e (ku e është ngarkesa elementare) ndodhet në një fushë elektrike me potencial V = 250 V. Cila është energjia potenciale elektrike e jonit?
Diskutim:
U = q herë V
U = 4 herë 1.6 herë 10^{-19} herë 250]
\[ U = 1.6 \times 10^{-16} \] J
9. Dihet që një grimcë me ngarkesë prej \(q = -7 \times 10^{-5}\)C ka një energji potenciale prej \(2 \times 10^{-2}\)J. Cili është potenciali i fushës elektrike ku ndodhet grimca?
Diskutim:
U = q herë V
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \times 10^{-2}}{-7 \times 10^{-5}} \]
\[ V = -285.71 \] V
10. Dy objekte me ngarkesa (q_1 = 5e) dhe (q_2 = -2e) ndodhen në një fushë elektrike me potencial (V = 300)V. Cila është energjia totale potenciale e dy objekteve?
Diskutim:
\[ U_1 = q_1 \herë V \]
\[ U_2 = q_2 \herë V \]
\[ U_{totali} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{totali} = (5 herë 1.6 herë 10^{-19} – 2 herë 1.6 herë 10^{-19}) herë 300 \]
\[ U_{totali} = 1.44 \times 10^{-16} \] J
11. Një jon me ngarkesë \(q = -3e\) ka një energji potenciale prej \(-9.6 \times 10^{-19}\)J. Cili është potenciali i fushës elektrike ku ndodhet joni?
Diskutim:
U = q herë V
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{-9.6 \times 10^{-19}}}{-3 \times 1.6 \times 10^{-19}} \]
\[ V = 200 \] V
12. Dihet që energjia potenciale elektrike e një ngarkese q në një fushë elektrike me potencial V = 450 V është 9 herë 10^{-18} J. Sa është ngarkesa q?
Diskutim:
U = q herë V
\[ q = \frac{U}{V} \]
\[q = \frac{9 \times 10^{-18}}{450} \]
\[ q = 2 \times 10^{-20} \] C
13. Një ngarkesë pozitive (q = 1.5 x 10^{-19})C zhvendoset nga një pikë me potencial (V1 = 100 V) në (V2 = 500 V). Cili është ndryshimi në energjinë potenciale?
Diskutim:
\[ \Delta U = q \herë \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.5 \times 10^{-19} \times (500 – 100) \]
\[ \Delta U = 6 \times 10^{-17} \] J
