Elektrisk potentiell energi – problem och lösningar

1. En elektron accelereras från vila genom en potentialskillnad på 12 V. Vad är förändringen i elektronens elektriska potentiella energi ?

Känd:

Laddningen på en elektron (e) = -1.60 x ^10-19 Coulomb

Elektrisk potential = spänning (V) = 12 volt

Önskad: Förändringen i elektronens elektriska potentiella energi (ΔPE)

lösning:

ΔPE = q V = (-1.60 x ^10⁻¹⁰ C)(12 V) = -19.2 x ^10⁻¹⁰ Joule

Minustecknet indikerar att den potentiella energin minskar.

2. Två parallella plattor är laddade. Avståndet mellan plattorna är 2 cm och magnituden på det elektriska fältet mellan plattorna är 500 Volt/meter. Vad är förändringen i protonens potentiella energi när den accelereras från den positivt laddade plattan till den negativt laddade plattan?

Känd:

Storleken på det elektriska fältet mellan plattorna (E) = 500 Volt/meter

Avståndet mellan plattorna (s) = 2 cm = 0,02 m

Laddningen på en proton = +1.60 x ^10⁻⁹ Coulomb

Önskad: Förändringen i elektrisk potentiell energi (ΔPE)

lösning:

Elektrisk potential:

V = E s

V = (500 Volt/m)(0.02 m)

V = 10 volt

Förändringen i elektrisk potentiell energi:

ΔPE = qV

ΔPE = (1,60 x 10⁻¹⁰ ^C )(10 V)

ΔPE = 16 x ^10⁻⁹ Joule

ΔPE = 1.6 x ^{10⁻¹⁰ Joule}

3. Två punktladdningar är separerade med ett avstånd på 10 cm. Laddning på punkt A = +9 μC och laddning på punkt B = -4 μC. k = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^2} C ⁻² , 1 μC = 10 ^{^6} C. Vad är förändringen i elektrisk potentiell energi för laddningen vid punkt B om den accelereras till punkt A?

Känd:

Laddning A (q1 ⁾ ₌ +9 μC = +9 x 10⁻⁶ C

Laddning B (q1 ₎ = -4 μC = -4 x 10⁻⁶ ^C

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Avståndet mellan laddningarna A och B (r) = 10 cm = 0.1 m = ^10⁻¹ m

Önskad: Förändringen i elektrisk potentiell energi (ΔEP)

lösning: