Nishati inayoweza kutokea kwa umeme - matatizo na suluhisho

1. Elektroni huharakishwa kutoka kwa mapumziko kupitia tofauti ya uwezo wa 12 V. Je, ni mabadiliko gani katika nishati ya uwezo wa umeme ya elektroni?

Inajulikana:

Chaji kwenye elektroni (e) = -1.60 x 10 ^-19 Coulomb

Uwezo wa umeme = volteji (V) = Volti 12

Inayohitajika: Mabadiliko katika nishati ya umeme ya elektroni (ΔPE)

Suluhisho:

ΔPE = q V = (-1.60 x 10 ^-19 C)(12 V) = -19.2 x 10 ^-19 Jouli

Ishara ya minus inaonyesha kwamba nishati inayowezekana inapungua.

2. Sahani mbili sambamba zina chaji. Mgawanyiko kati ya sahani ni sentimita 2 na ukubwa wa uwanja wa umeme kati ya sahani ni Volti 500/mita. Ni mabadiliko gani katika nishati inayowezekana ya protoni inapoongezwa kasi kutoka kwa sahani iliyo chaji chanya hadi sahani iliyo chaji hasi?

Inajulikana:

Ukubwa wa uwanja wa umeme kati ya sahani (E) = 500 Volt/mita

Umbali kati ya sahani (s) = 2 cm = 0,02 m

Chaji kwenye protoni = +1.60 x 10 ^-19 Coulombs

Inayohitajika: Mabadiliko katika nishati ya umeme (ΔPE)

Suluhisho:

Uwezo wa umeme:

V = E s

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

V = Volti 10

Mabadiliko katika nishati ya umeme:

ΔPE = q V

ΔPE = (1,60 x 10 ^-19 C)(10 V)

ΔPE = 16 x 10 ^-19 Joule

ΔPE = 1.6 x 10 ^{-1 8} Joule

3. Chaji mbili za nukta zimetenganishwa kwa umbali wa sentimita 10. Chaji kwenye nukta A = +9 μC na chaji kwenye nukta B = -4 μC. k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻² , 1 μC = 10 ⁻⁶ C. Je, ni mabadiliko gani katika nishati ya umeme inayoweza kutokea kwenye nukta B ikiwa itaharakishwa hadi nukta A?

Inajulikana:

Chaji A (q ₁ ) = +9 μC = +9 x 10 ⁻⁶ C

Chaji B (q ₁ ) = -4 μC = -4 x 10 ⁻⁶ C

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Umbali kati ya chaji A na B (r) = 10 cm = 0.1 m = 10 ^-1 m

Inayohitajika: Mabadiliko katika nishati ya umeme (ΔEP)

Suluhisho: