Пре него што проучите ову тему, прво разумејте mater нема потребефизика, конзервативни стил, електрични набој, Кулонов закон dan електрично поље.
Електрична сила је конзервативна сила
Поред гравитационе силе и силе опруге, још један пример конзервативне силе је електрична сила. Да бисте боље разумели зашто се електрична сила назива конзервативном силом, прочитајте следеће објашњење.
Претпоставимо да постоје две електрично наелектрисане плоче као што је приказано на слици, лева плоча је позитивно наелектрисана, а десна плоча негативно наелектрисана.n негативно. Стрелица између обе плоче су линије електричног поља Ианг из позитивног ка негативном наелектрисању. Позитивно наелектрисање је близу позитивно наелектрисане плоче.
Присуство електричног поља изазива позитивно наелектрисањеif делује електрична сила у истом смеру као и електрично поље, тако да се позитивно наелектрисање убрзава десно према негативно наелектрисаној плочи. Смер електричне силе је удесно, у истом смеру као смер кретања наелектрисање, тако да електрична сила врши позитиван рад на наелектрисању. Математички, рад који електрична сила врши на позитивном наелектрисању је W = F s = q E s, dгде је W = рад, F = електрична сила, s = растојање између две плоче, q = позитивно наелектрисање, E = електрично поље.
Након доласка у близину негативно наелектрисане плоче, ако позитивно наелектрисање желимповратакмогу бити у свој првобитни положај близу позитивно наелектрисана плоча онда је ваш стил потребанар. Када је наелектрисање позитивно померен лево према позитивно наелектрисаној плочи, електрична сила остаје усмерена удесно тако да електрична сила врши негативан рад на наелектрисању. Математички, рад који електрична сила врши на позитивном наелектрисању је W = – F s = – q E s.
Uукупни напор који електрична сила врши на позитивно наелектрисање, када се терет помери удесно, а затим се поново помери улево у свој првобитни положај је W = qEs – qEs = 0. Ако је укупан рад који сила изврши на објекту када се објекат удаљи из свог првобитног положаја, а затим се врати у свој првобитни положај једнак нули, онда је сила конзервативна сила. На основу горњег објашњења, може се закључити да је електрична сила конзервативна сила.
Електрична сила и електрична потенцијална енергија
Рад који обавља конзервативна сила повезан је са променом потенцијалне енергије. На пример, рад који гравитациона сила обавља на маси мења гравитациону потенцијалну енергију масе. Слично томе, рад који електрична сила обавља на електричном наелектрисању мења електричну потенцијалну енергију наелектрисања.
Позитивно наелектрисање у хомогеном електричном пољу
Две слике испод илуструју примере рада који обавља конзервативна сила која изазива промену потенцијалне енергије. Објашњења рада који обавља гравитациона сила и промене гравитационе потенцијалне енергије користе се као поређење ради лакшег разумевања рада који обавља електрична сила и промене електричне потенцијалне енергије.
Слика са леве стране приказује објекат који пада. бебас према површини тла. Када се налази на висини, објекат има максималну гравитациону потенцијалну енергију. Када се објекат креће надоле, на њега делује сила гравитације. Смер гравитационе силе је исти као и смер померања објекта, наиме надоле, тако да гравитациона сила врши позитиван рад. Када се објекат убрзава надоле, његова висина се смањује, чиме се смањује његова гравитациона потенцијална енергија. Када је на прагу достизања тла, гравитациона потенцијална енергија је на својој минималној вредности. Може се закључити да позитиван рад који гравитациона сила обавља на објекту смањује гравитациону потенцијалну енергију објекта. Гравитациона потенцијална енергија се не губи већ се претвара у кинетичку енергију, што је назначено повећањем брзине објекта при кретању надоле.
Слика десно приказује позитивно наелектрисање.f је близу позитивно наелектрисане плоче. Када је близу позитивно наелектрисане плоче, електрична потенцијална енергија наелектрисања је максимална. Присуство електричног поља између две плоче узрокује убрзање наелектрисања електричном силом из позитивно наелектрисана плоча на негативно наелектрисану плочу. Када терет се помера удесно, електрична сила такође у истом правцу као померање наелектрисања је удесно, тако да електрична сила врши позитиван рад. Током кретања десно, кинетичка енергија наелектрисања се повећава док се електрична потенцијална енергија смањује. Када стигне близу негативно наелектрисане плоче, електрична потенцијална енергија наелектрисања је на својој минималној вредности. Може се закључити да је позитиван рад који електрична сила обавља на муатан, смањујући електричну потенцијалну енергију наелектрисања. Sнапротив, јика позитивно наелектрисање се враћа у првобитни положај тада је смер преноса наелектрисања лево, супротно од смера електрична сила удесноnПошто електрична сила делује у супротним смеровима, она врши негативан рад на позитивном наелектрисању. Како се креће улево, електрична потенцијална енергија се повећава. Стога се може закључити да негативан рад који електрична сила врши на наелектрисању повећава електричну потенцијалну енергију наелектрисања.
Негативно наелектрисање у хомогеном електричном пољу
За разлику од позитивних наелектрисања, негативна наелектрисања имају максималну електричну потенцијалну енергију када су близу негативно наелектрисане плоче и минималну електричну потенцијалну енергију када су близу позитивно наелектрисане плоче. Наравно, електрична наелектрисања се природно крећу од високог ка ниском потенцијалу, тако да се и негативна наелектрисања крећу са негативно наелектрисане плоче на позитивно наелектрисану плочу. Смер кретања негативног наелектрисања је лево, док је смер електричне силе десно, тако да електрична сила врши негативан рад. Приликом кретања улево, електрична потенцијална енергија негативног наелектрисања се смањује и има минималну вредност када негативно наелектрисање стигне близу позитивно наелектрисане плоче. Може се закључити да негативан рад који врши електрична сила смањује електричну потенцијалну енергију негативног наелектрисања. Електрична потенцијална енергија се не губи већ се претвара у кинетичку енергију, што је назначено повећањем брзине наелектрисања при кретању ка позитивно наелектрисаној плочи.
Електрична потенцијална енергија у хомогеном електричном пољу
Електрична потенцијална енергија наелектрисања када се налази у одређеном положају је непозната. Међутим, ако се наелектрисање помера са једне локације на другу, промена његове електричне потенцијалне енергије може се одредити. Стога је оно што је важно промена потенцијалне енергије (ΔEP).
Поређења ради, када је манго на стабљици, он има потенцијалну енергију. гравитација, али њена вредност се не може знати. Ако манго убрзава према тлу силом гравитације, онда смањење Гравитациона потенцијална енергија плода манга може се одредити израчунавањем помоћу формуле W = ΔEP = mgh, где је m = маса, g = убрзање гравитације, h је растојање између стабљике манга и површине тла.
Слично томе, промена електричне потенцијалне енергије наелектрисања може се знати када се наелектрисање убрзава електричном силом од једне тачке до друге. Као што је претходно објашњено, ако се позитивно наелектрисање креће са позитивно наелектрисане плоче на плоча је тада негативно наелектрисана смањење Електрична потенцијална енергија наелектрисања се израчунава помоћу формуле W = ΔЕП = q E s, где је q = електрично наелектрисање, E = електрично поље и s је растојање између две плоче или растојање између једног места и другог. Слично томе, ако се негативно наелектрисање помера са негативно наелектрисане плоче на позитивно наелектрисану плочу, онда повећање Електрична потенцијална енергија негативног наелектрисања се израчунава помоћу формуле W = ΔEP = q E s.
Електрична потенцијална енергија два тачкаста наелектрисања
Промене у електричној потенцијалној енергији не доживљавају само наелектрисања у хомогеном електричном пољу, већ и електрично поље које производи једно електрично наелектрисање. Претпоставимо да постоји једно наелектрисање Q које производи електрично поље и да је наелектрисање q на удаљености r од наелектрисања Q.
Информације: k (Кулонова константа) = 9 x 109 Нм2/C2, Q = електрично наелектрисање које ствара електрично поље, q = електрично наелектрисање које се помера у електричном пољу генерисаном наелектрисањем Q, s = r = растојање наелектрисања q од наелектрисања Q.
Ако оба наелектрисања имају исти знак, + или –, онда се два наелектрисања одбијају једно од другог или се удаљавају једно од другог тако да је промена потенцијалне енергије позитивна (електрична потенцијална енергија се повећава). Ово је слично масеном објекту који се креће навише од Земље тако да се његова висина и гравитациона потенцијална енергија повећавају. Супротно томе, ако два наелектрисања имају различите знаке, два наелектрисања се привлаче или се приближавају једно другом тако да је промена потенцијалне енергије негативна (електрична потенцијална енергија се смањује). Ово је слично масеном објекту који се креће надоле према Земљи тако да се његова висина и гравитациона потенцијална енергија смањују.
Електрична сила је конзервативна сила, тако да облик путање наелектрисања нема утицаја на промену електричне потенцијалне енергије. Оно што утиче на промену електричне потенцијалне енергије јесу почетни и коначни положаји наелектрисања.
У следећој теми биће размотрено електрични потенцијал, физичка величина која је уско повезана са електрична потенцијална енергија.
