Halimbawa ng mga tanong tungkol sa potensyal na enerhiyang elektrikal

Halimbawa ng mga Tanong sa Enerhiya ng Potensyal na Elektrisidad

1. Ang isang elektron ay pinabibilis mula sa hindi gumagalaw sa pamamagitan ng isang potensyal na pagkakaiba na 12 volts. Ano ang pagbabago sa potensyal na enerhiya ng elektron?
Pagtalakay
Alam na:
Magkarga 1 elektron (e) = -1,60 x 10^-19 Coulomb
Pagkakaiba ng potensyal na elektrikal = boltahe ng kuryente (V) = 12 Volts
Nagtanong: Pagbabago sa enerhiya ng potensyal ng elektron (ΔEP)
Sagot:
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 C)(12 V) = -19,2 x 10^-19 Dyul
Ang ibig sabihin ng negatibong simbolo ay potensyal na enerhiyang elektrikal bumababa. Kapag malapit sa negatibong kargadong plato, ang potensyal na enerhiya ng kuryente ng elektron ay nasa pinakamataas nito. Pagkatapos makarating malapit sa positibong kargadong plato, ang potensyal na enerhiya ng kuryente ng elektron ay nasa pinakamababa nito.

2. Dalawang parallel plate ang may parehong kargamento na positibo at negatibo. Ang electric field sa pagitan ng dalawang plate ay 500 Volts/meter. Ang distansya sa pagitan ng dalawang plate ay 2 cm. Tukuyin ang pagbabago sa potential energy ng isang proton kapag ito ay lumipat mula sa positive charged plate patungo sa negative charged plate!
Pagtalakay
Alam na:
Larangan ng kuryente sa pagitan ng dalawang plato (E) = 500 Volts/meter
Distansya sa pagitan ng dalawang plato (s) = 2 cm = 0,02 metro
Karga ng proton = +1,60 x 10^-19 Coulomb
Nagtanong: Pagbabago sa enerhiyang potensyal na elektrikal (ΔEP)
Sagot:

Kalkulahin muna ang potensyal na pagkakaiba o boltahe ng kuryente :

V = E s
V = (500 Volts/metro)(0,02 metro)
V = 10 Boltahe

Mga pagbabago sa enerhiyang potensyal na elektrikal:

ΔEP = qV
ΔEP = (1,60 x 10^-19 C)(10 V)
ΔEP = 16 x 10^-19 Dyul
ΔEP = 1,6 x 10^-18 Dyul

Kapag malapit sa positibong kargadong plato, ang enerhiyang potensyal ng kuryente ng proton ay nasa pinakamataas nito. Pagdating malapit sa negatibong kargadong plato, ang enerhiyang potensyal ng kuryente ng proton ay nasa pinakamababa nito. Samakatuwid, kapag lumilipat mula sa positibong kargadong plato patungo sa negatibong kargadong plato, ang enerhiyang potensyal ng kuryente ng proton ay bumababa.

3. Dalawang karga ang nakaayos gaya ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ang karga sa A ay +9 μC at ang karga sa B ay -4 μC. Ang Coulomb's constant (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 µC = 10^-6 C. Gaano kalaki ang pagbabago ng potensyal na enerhiyang elektrikal ng kargamento B kung ito ay lilipat sa kargamento A?
Pagtalakay
Alam na:
Singil A (q₁) = +9 µC = +9 x 10^-6 C
Singil B (q₁) = -4 µC = -4 x 10^-6 C
Ang konstante ni Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Ang distansya sa pagitan ng mga kargang A at B (r) = 10 cm = 0,1 metro = 10^-1 metro
Nagtanong: Pagbabago sa potensyal na enerhiya ng kuryente ng kargamento B kung ito ay lilipat sa kargamento A
Sagot:

Ang kargamento B ay lilipat patungo sa kargamento A kaya ang potensyal na enerhiya nito ay bumaba ng 2,4 Joules.
Ito ay katulad ng isang bagay na may masa na gumagalaw pababa patungo sa lupa kung kaya't ang taas at enerhiyang potensyal ng grabidad nito ay bumababa.

4. Ang isang partikulo na may karga na \( q = 5 \times 10^{-6} \) C ay inilalagay sa isang electric field na may potensyal na \( V = 300 \) V. Ano ang electrical potential energy ng partikulo?

Talakayan:
Ang potensyal na enerhiyang elektrikal ay ibinibigay ng:
\[ U = q \times V \]
\[ U = 5 \times 10^{-6} \times 300 \]
\[ U = 1.5 \times 10^{-3} \] J

5. Ang isang elektron ay inilalagay sa isang electric field na may potensyal na 500 V. Ano ang electric potential energy ng elektron?

Talakayan:
Karga ng elektron \( q = -1.6 \times 10^{-19} \) C.
\[ U = q \times V \]
\[ U = -1.6 \times 10^{-19} \times 500 \]
\[ U = -8 \times 10^{-17} \] J

6. Ang isang proton ay gumagalaw mula sa potensyal na 100 V patungong 200 V. Ano ang pagbabago sa potensyal na enerhiya nito?

Talakayan:
Karga ng proton \( q = 1.6 \times 10^{-19} \) C.
\[ \Delta U = q \times \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-19} \times (200 – 100) \]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-17} \] J

7. Dalawang bagay na may mga kargang \( q_1 = 2 \times 10^{-6} \) C at \( q_2 = -3 \times 10^{-6} \) C ay inilalagay sa isang electric field na may potensyal na \( V = 400 \) V. Ano ang kabuuang potensyal na enerhiya ng dalawang bagay?

Talakayan:
\[ U_1 = q_1 \times V \]
\[ U_2 = q_2 \times V \]
\[ U_{kabuuan} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{kabuuan} = (2 \times 10^{-6} + (-3 \times 10^{-6})) \times 400 \]
\[ U_{kabuuan} = -4 \times 10^{-3} \] J

8. Ang isang ion na may karga na \( q = 4e \) (kung saan ang \( e \) ay ang elementary charge) ay nasa isang electric field na may potensyal na \( V = 250 \) V. Ano ang electric potential energy ng ion?

Talakayan:
\[ U = q \times V \]
U = 4 x 1.6 x 10^{-19} x 250
\[ U = 1.6 \times 10^{-16} \] J

9. Alam na ang isang partikulo na may karga na \( q = -7 \times 10^{-5} \) C ay may potensyal na enerhiya na \( 2 \times 10^{-2} \) J. Ano ang potensyal ng electric field kung saan matatagpuan ang partikulo?

Talakayan:
\[ U = q \times V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \times 10^{-2}}{-7 \times 10^{-5}} \]
\[ V = -285.71 \] V

10. Dalawang bagay na may mga karga \( q_1 = 5e \) at \( q_2 = -2e \) ay nasa isang electric field na may potensyal na \( V = 300 \) V. Ano ang kabuuang potensyal na enerhiya ng dalawang bagay?

Talakayan:
\[ U_1 = q_1 \times V \]
\[ U_2 = q_2 \times V \]
\[ U_{kabuuan} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{kabuuan} = (5 \times 1.6 \times 10^{-19} – 2 \times 1.6 \times 10^{-19}) \times 300 \]
\[ U_{kabuuan} = 1.44 \times 10^{-16} \] J

11. Ang isang ion na may karga \( q = -3e \) ay may potensyal na enerhiya na \( -9.6 \times 10^{-19} \) J. Ano ang potensyal ng electric field kung saan matatagpuan ang ion?

Talakayan:
\[ U = q \times V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{-9.6 \times 10^{-19}}{-3 \times 1.6 \times 10^{-19}} \]
\[ V = 200 \] V

12. Alam na ang enerhiyang potensyal na elektrikal ng isang karga \( q \) sa isang larangang elektrikal na may potensyal \( V = 450 \) V ay \( 9 \times 10^{-18} \) J. Ano ang karga \( q \)?

Talakayan:
\[ U = q \times V \]
\[ q = \frac{U}{V} \]
\[ q = \frac{9 \times 10^{-18}}{450} \]
\[ q = 2 \times 10^{-20} \] C

13. Isang positibong karga \( q = 1.5 \times 10^{-19} \) C ang inililipat mula sa isang puntong may potensyal \( V_1 = 100 \) V patungong \( V_2 = 500 \) V. Ano ang pagbabago sa potensyal na enerhiya?

Talakayan:
\[ \Delta U = q \times \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.5 \times 10^{-19} \times (500 – 100) \]
\[ \Delta U = 6 \times 10^{-17} \] J