עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע

אַרטיקל וועגן דער עלעקטרישער פּאָטענציעלער ענערגיע

איידער איר שטודירט דעם טעמע, פארשטייט ערשט ארבעט, די קאנסערוואטיווע כוחות, די באציאונג צווישן די קאנסערוואטיווע כוחות מיט פאטענציעלער ענערגיע , די עלעקטרישע כוחות און דאס עלעקטרישע פעלד.

עלעקטרישע קראַפט איז די קאָנסערוואַטיווע קראַפט

אין צוגאב צו דער גראַוויטאַציאָנעלער קראַפט און פֿעדער-קראַפט, איז נאָך אַ בייַשפּיל פֿון דער קאָנסערוואַטיווער קראַפט די עלעקטרישע קראַפט. כּדי בעסער צו פֿאַרשטיין פֿאַרוואָס די עלעקטרישע קראַפט ווערט גערופֿן די קאָנסערוואַטיווע קראַפט, פֿאַרשטייט די פֿאָלגנדיקע דערקלערונג.

לאָמיר זאָגן אַז עס זענען דאָ צוויי עלעקטריש געלאָדענע פּלאַטעס ווי געוויזן אין דער בילד, די לינקע פּלאַטע איז פּאָזיטיוו געלאָדן, און די רעכטע פּלאַטע איז נעגאַטיוו געלאָדן. דער פײַל צווישן די צוויי פּלאַטעס איז די עלעקטרישע פֿעלד ליניעס וואָס קומען אַרויס פֿון דער פּאָזיטיווער לאָדונג צו דער נעגאַטיווער לאָדונג. אַ פּאָזיטיווער לאָדונג איז לעבן אַ פּאָזיטיווער עלעקטריש געלאָדענער פּלאַטע.

די אנוועזנהייט פון דעם עלעקטרישן פעלד ברענגט אז די פאזיטיווע לאדונג זאל דערפארן די עלעקטרישע קראפט אין דער ריכטונג פון דעם עלעקטרישן פעלד, אזוי אז די פאזיטיווע לאדונג ווערט פארשנעלערט צו רעכטס צו דער נעגאטיוו געלודענער פלאטע. די ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראפט צו רעכטס, אין דער ריכטונג פון דער באוועגונג פון דער לאדונג, אזוי אז די עלעקטרישע קראפט מאכט פאזיטיווע ארבעט אויף דער לאדונג. מאטעמאטיש, די ארבעט געטאן דורך דער עלעקטרישער קראפט אויף דער פאזיטיווער לאדונג איז W = F d = q E d, וואו W = ארבעט, F = די עלעקטרישע קראפט, d = דיסטאַנץ צווישן די צוויי פּלאַטעס, q = פאזיטיווע לאדונג, E = עלעקטריש פעלד.

נאכדעם וואס מען קומט אן נאנט צו דער נעגאטיוו געלודענער פלאטע, אויב מען וויל צוריקברענגען די פאזיטיווע לאדונג צו איר ארגינעלע פאזיציע נאנט צו דער נעגאטיוו געלודענער פלאטע, איז נויטיג אן עקסטערנע קראפט. ווען די פאזיטיווע לאדונג ווערט באוועגט צו לינקס צו דער פאזיטיוו געלודענער פלאטע, בלייבט די עלעקטרישע קראפט געריכטעט צו רעכטס אזוי אז די עלעקטרישע קראפט מאכט א נעגאטיווע ארבעט אויף דער לאדונג. מאטעמאטיש, די ארבעט וואס די עלעקטרישע קראפט טוט אויף דער פאזיטיווער לאדונג איז W = – Fd = – qEd.

די גאַנצע אַרבעט געטאָן דורך דער עלעקטרישער קראַפט אויף דער פּאָזיטיווער לאָדונג, ווען די לאָדונג באַוועגט זיך רעכטס, און דאַן באַוועגט זיך ווידער לינקס צו איר אָריגינעלער פּאָזיציע, איז W = q E d – q E d = 0. אויב די נעץ אַרבעט ווערט געטאָן דורך דער קראַפט אויף דעם אָביעקט, ווען דער אָביעקט באַוועגט זיך אַוועק פון זיין אָריגינעלער פּאָזיציע און דאַן קערט זיך צוריק צו זיין אָריגינעלער פּאָזיציע, גלייך צו נול, דאַן איז די קראַפט אַ קאָנסערוואַטיווע קראַפט. באַזירט אויף דער דערקלערונג אויבן, קען מען אויספירן אַז די עלעקטרישע קראַפט איז אַ קאָנסערוואַטיווע קראַפט.

עלעקטרישע קראַפט און עלעקטרישע פּאָטענציעלע ענערגיע

ארבעט געטאן דורך די קאנסערוואטיווע כוחות איז פארבונדן מיט ענדערונגען אין דער פאטענציעלער ענערגיע. למשל, די ארבעט געטאן דורך די גראוויטאציאנעלע קראפט אויף א מאסן אביעקט ענדערט די גראוויטאציאנעלע פאטענציעלע ענערגיע פון ​​דעם מאסן אביעקט. אזוי אויך, די ארבעט געטאן דורך די עלעקטרישע קראפט אין אן עלעקטרישער לאדונג ענדערט די עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע פון ​​דער לאדונג.

די פּאָזיטיווע לאָדונג אין דעם האָמאָגענעם עלעקטרישן פעלד

די צוויי בילדער אונטן אילוסטרירן ביישפילן פון ארבעט געטאן דורך די קאנסערוואטיווע כוחות וואס פאראורזאכן ענדערונגען אין דער פאטענציעלער ענערגיע. א דערקלערונג פון דער ארבעט געטאן דורך די קראפט פון גראוויטי און די ענדערונגען אין דער גראוואציע פאטענציעלער ענערגיע ווערט גענוצט אלס א פארגלייך,

צו פארלייכטערן פארשטאנד פון דער ארבעט געטאן דורך דער עלעקטרישער קראפט און די ענדערונגען אין דער עלעקטרישער פאטענציאלער ענערגיע.

דאס בילד אויף דער לינקער זייט ווייזט אן אביעקט וואס פאלט פריי צו דער ייבערפלאך פון דער ערד. ווען זיי זענען אויבן, האבן אביעקטן מאקסימאלע גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע. ווען זיי באוועגן זיך אראפ, ווירקט די גראַוויטאַציאָנעלע קראַפט אויף דעם אביעקט. די ריכטונג פון דער גראַוויטאַציאָנעלער קראַפט איז די זעלבע ווי די ריכטונג פון באַוועגונג פון דעם אביעקט וואָס איז אראפ, אזוי אז די גראַוויטאַציאָנעלע קראַפט טוט פּאָזיטיווע אַרבעט. ווען מען באַשנעלערט אראפ, פאַרקלענערט זיך די הייך פון דעם אביעקט, אזוי אז די גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע פון ​​דעם אביעקט פאַרקלענערט זיך. ווען מען קומט אן צו דער ערד, איז די גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע מינימאַל. מען קען אויספירן אז פּאָזיטיווע אַרבעט געטאָן דורך דער גראַוויטאַציאָנעלער קראַפט אויף דעם אביעקט פאַרקלענערט די גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע פון ​​דעם אביעקט. די גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע גייט נישט פארלוירן נאר ענדערט זיך אין קינעטישע ענערגיע, וואָס ווערט אנגעצייכנט דורך דער פאַרגרעסערונג אין דער גיכקייט פון דעם אביעקט ווען ער באוועגט זיך אראפ.

די פיגור אויף רעכטס ווייזט די פאזיטיווע לאדונג לעבן דער פאזיטיוו געלודענער פלאטע. ווען מען איז לעבן א פאזיטיוו געלודענער פלאטע, האט די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע דעם מאקסימום ווערט. די אנוועזנהייט פון אן עלעקטרישן פעלד צווישן די צוויי פלאטעס פאראורזאכט אז די לאדונג זאל ווערן פארשנעלערט דורך דער עלעקטרישער קראפט פון דער פאזיטיוו געלודענער פלאטע צו דער נעגאטיוו געלודענער פלאטע. ווען די לאדונג באוועגט זיך צו רעכטס, איז די עלעקטרישע קראפט אויך אין דער ריכטונג פון דער לאדונג-פארשייבונג צו רעכטס, אזוי אז די עלעקטרישע קראפט מאכט פאזיטיווע ארבעט. בעתן באוועגן זיך צו רעכטס, וואקסט די קינעטישע ענערגיע פון ​​דער לאדונג בשעת די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע פארקלענערט זיך.

ביים אנקומען נעבן דער טעלער מיט א נעגאטיווער לאדונג, האט די פאטענציעלע עלעקטרישע ענערגיע דעם מינימום ווערט. מען קען אויספירן אז די פאזיטיווע ארבעט געטאן דורך דער עלעקטרישער קראפט אויף דער לאדונג פארקלענערט די עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע פון ​​דער לאדונג. פארקערט, אויב די פאזיטיווע לאדונג ווערט באוועגט צוריק צו איר ארגינעלע פאזיציע, ענדערט זיך די ריכטונג פון דער לאדונג צו לינקס, פארקערט די ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראפט צו רעכטס. צוליב דער פארקערטער ריכטונג, מאכט די עלעקטרישע קראפט א נעגאטיווע ארבעט אויף דער פאזיטיווער לאדונג. ווען מען באוועגט זיך צו לינקס, וואקסט די עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע. אזוי, קען מען אויספירן אז די נעגאטיווע ארבעט געטאן דורך דער עלעקטרישער קראפט אויף דער לאדונג פארגרעסערט די עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע פון ​​דער לאדונג.

נעגאַטיווע לאָדונג אין דעם האָמאָגענעם עלעקטרישן פעלד

אנדערש ווי די פאזיטיווע לאדונג, האט די נעגאטיווע לאדונג די מאקסימום עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע ווען זי איז נאנט צו דער נעגאטיווער לאדונג פלאטע און די מינימאלע עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע ווען זי איז נאנט צו דער פאזיטיוו לאדונג פלאטע. נאטירלעך, באוועגט זיך די עלעקטרישע לאדונג פון הויכן פאטענציאל צו נידריגן פאטענציאל, אזוי באוועגט זיך די נעגאטיווע לאדונג אויך פון דער נעגאטיווער לאדונג צו דער פאזיטיוו לאדונג פלאטע. די ריכטונג פון פארשייבונג פון דער נעגאטיווער לאדונג איז צו לינקס, בשעת די ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראפט איז צו רעכטס אזוי אז די עלעקטרישע קראפט מאכט נעגאטיווע ארבעט. ווען מען באוועגט זיך צו לינקס, פארקלענערט זיך די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע פון ​​דער נעגאטיווער לאדונג און האט א מינימאלע ווערט ווען די נעגאטיווע לאדונג קומט נאנט צו דער פאזיטיוו לאדונג פלאטע. מען קען אויספירן אז די נעגאטיווע ארבעט וואס די עלעקטרישע קראפט טוט פארקלענערט די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע פון ​​דער נעגאטיווער לאדונג. די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע גייט נישט פארלוירן נאר ענדערט זיך אין קינעטישע ענערגיע וואס ווערט כאראקטעריזירט דורך פארגרעסערן די שנעלקייט פון דער לאדונג ווען מען באוועגט זיך צו דער פאזיטיוו לאדונג פלאטע.

עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע אין דעם האמאגענישן עלעקטרישן פעלד

די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע פון ​​א לאדונג, ווען זי געפינט זיך אין א געוויסער פאזיציע, קען מען נישט וויסן איר ווערט. אבער אויב די לאדונג באוועגט זיך פון איין ארט צום אנדערן, קען מען אויסרעכענען די ענדערונג אין דער עלעקטרישער פאטענציאלער ענערגיע פון ​​דער לאדונג. ממילא, וואס איז באדייטנדיק איז די ענדערונג אין פאטענציאלער ענערגיע. די ענדערונגען אין עלעקטרישער פאטענציאלער ענערגיע (ΔEP) קען מען וויסן ווען די פאזיטיווע לאדונג באוועגט זיך פון דעם הויכן פאטענציאל (פאזיטיוו געלודענע פלאטע) צו דעם נידריגן פאטענציאל (נעגאטיוו געלודענע פלאטע).

צום פארגלייך, ווען די מאַנגאָ איז אויף איר שטאַם, האט די מאַנגאָ גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע, אָבער איר ווערט קען נישט ווערן באַקאַנט. אויב די מאַנגאָ פרוכט ווערט באַשנעלערט צו דער ערד דורך גראַוויטאַציאָנעלע קראַפט, קען מען וויסן די ענדערונג פון דער גראַוויטאַציאָנעלער פּאָטענציעלער ענערגיע פון ​​דער מאַנגאָ דורך קאַלקולאַציע מיט דער פאָרמולע W = ΔEP = mgh,

וואו m = מאַסע, g = גראַוויטאַציאָנעלע אַקסעלעראַציע, h = די דיסטאַנץ צווישן די מאַנגאָ און דער ייבערפלאַך פון דער ערד.

אזוי אויך, די ענדערונגען פון דער עלעקטרישער פאטענציעלער ענערגיע פון ​​א לאדונג קען מען וויסן ווען די עלעקטרישע קראפט פארגיכערט די לאדונג פון איין פונקט צום אנדערן. ווי פריער דערקלערט, אויב די פאזיטיווע לאדונג באוועגט זיך פון דער פאזיטיוו געלאדענער פלאטע צו דער נעגאטיוו געלאדענער פלאטע,

די ענדערונג פון דער עלעקטרישער פּאָטענציעלער ענערגיע ווערט אויסגערעכנט מיט דער פאָרמולע W = ΔEP = q E d, וואו q = די עלעקטרישע לאָדונג, E = דאָס עלעקטרישע פעלד און d = די דיסטאַנץ צווישן אַ פּלאַץ און אַן אַנדער פּלאַץ. אזוי אויך, אויב די נעגאַטיווע לאָדונג באַוועגט זיך פון דער נעגאַטיוו געלאָדענער פּלאַטע צו דער פּאָזיטיוו געלאָדענער פּלאַטע, ווערט די פאַרגרעסערונג אין דער עלעקטרישער פּאָטענציעלער ענערגיע פון ​​דער נעגאַטיווער לאָדונג אויסגערעכנט מיט דער פאָרמולע W = ΔEP = q E d.

די עלעקטרישע פאטענציאלע ענערגיע פון ​​די צוויי פונקט לאדונגען

די ענדערונגען אין עלעקטרישער פּאָטענציעלער ענערגיע ווערן נישט נאָר דערפאַרן דורך דער לאָדונג אין אַ האָמאָגענעם עלעקטרישן פעלד, נאָר אויך דורך דעם עלעקטרישן פעלד וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך דער איינציקער עלעקטרישער לאָדונג. לאָמיר זאָגן אַז עס איז דאָ אַן איינציקע לאָדונג Q וואָס פּראָדוצירט אַן עלעקטריש פעלד און אַ לאָדונג פון q האט אַ דיסטאַנץ פון r פון דער לאָדונג Q.

Q = עלעקטרישע לאדונג וואס פאראורזאכט אן עלעקטריש פעלד

q = עלעקטרישע לאדונג וואס ווערט פארטריבן אין דעם עלעקטרישן פעלד וואס ווערט פראדוצירט דורך דער לאדונג Q

ד = ר = דיסטאַנץ פון לאַדונג q פון לאַדונג Q.

אויב ביידע לאדונגען האבן דאס זעלבע סימן, + אדער -, דאן שטויסן זיך די צוויי לאדונגען אפ איינע די אנדערע אדער האלטן זיך אוועק איינע פון ​​די אנדערע אזוי אז די ענדערונגען אין פאטענציעלער ענערגיע זענען פאזיטיוו (עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע פארגרעסערט זיך). דאס איז ווי א מאסיווער אביעקט וואס באוועגט זיך ארויף אוועק פון דער ערד אזוי אז זיין הייך און די גראוויטאציאנעלע פאטענציעלע ענערגיע פארגרעסערן זיך. פארקערט, אויב דאס סימן פון ביידע לאדונגען איז נישט די זעלבע, ציען די צוויי לאדונגען זיך איינע די אנדערע אדער נענטערן זיך איינע צו די אנדערע אזוי אז די ענדערונג אין פאטענציעלער ענערגיע איז נעגאטיוו (די עלעקטרישע פאטענציעלע ענערגיע ווערט פארקלענערט). דאס איז ווי א מאסיווער אביעקט וואס באוועגט זיך אראפ און נענטערט זיך צו דער ערד-פלאך אזוי אז זיין הייך און די גראוויטאציאנעלע פאטענציעלע ענערגיע ווערן פארקלענערט.

עלעקטרישע קראַפט איז אַ קאָנסערוואַטיווע קראַפט, דעריבער די פאָרעם פון די לאַדונג וועג טוט נישט ווירקן די ענדערונגען אין די עלעקטרישע פּאָטענציעל ענערגיע. וואָס ינפלוענסט די ווערט פון די ענדערונגען אין די עלעקטרישע פּאָטענציעל ענערגיע, איז די אָנהייב שטעלע און די לעצט שטעלע פון ​​די לאַדונג.

אויף דער נעקסטער טעמע וועט מען שטודירן וועגן דעם עלעקטרישן פאטענציאל, פיזישע קוואַנטיטעטן וואָס זענען שטאַרק פֿאַרבונדן מיט דער עלעקטרישער פּאָטענציאַלער ענערגיע.