Elektryczna energia potencjalna i potencjał-opracowanie

Nasza ocena:

3
Pobrań: 7
Wyświetleń: 595
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Elektryczna energia potencjalna i potencjał-opracowanie - strona 1 Elektryczna energia potencjalna i potencjał-opracowanie - strona 2 Elektryczna energia potencjalna i potencjał-opracowanie - strona 3

Fragment notatki:

Elektryczna energia potencjalna i potencjał
Elektryczna energia potencjalna jest związana z rozmieszczeniem ładunków w przestrzeni. Jeśli w
sąsiedztwie ładunku Q umieścimy (dodatni) ładunek próbny q, to doświadczy on działania siły odpychającej,
z czego wynika, że umieszczenie go tam wymagało wykonania pracy. Oznacza to, że ładunek próbny q
znajdujący się w pobliżu ładunku Q będzie posiadał energię potencjalną. Wartość elektrycznej energii
potencjalnej Ep dla układu dwóch ładunków odległych od siebie o r wynosi:
r
Q
q
Ep  k
+
Qq
r
W elektrostatyce stosuje się pojęcie potencjału elektrycznego. Potencjał oznaczamy symbolem V i
definiujemy jako stosunek energii potencjalnej do jednostkowego ładunku. Tak więc potencjał pochodzący od
ładunku Q dany jest równaniem:
V 
Ep
Q
k
q
r
Należy pamiętać, że potencjał elektryczny (podobnie jak energia potencjalna) jest wielkością skalarną, w
przeciwieństwie do natężenia pola elektrycznego, które jest wektorem. Jednostką energii potencjalnej jest dżul
– 1J. Jednostką potencjału jest wolt – 1V.
Elektryczna energia potencjalna i potencjał
Podobnie jak w przypadku mechanicznej energii potencjalnej, wybór poziomu zera elektrycznej energii
potencjalnej (jak również potencjału elektrycznego) jest dowolny. Tak więc, w wielu przypadkach mówimy o
różnicy potencjału V, a nie o jego wartości bezwzględnej. Różnica potencjału pomiędzy dwoma
punktami jest równa pracy jaką należy wykonać przeciwko polu elektrycznemu przenosząc ładunek q,
podzielonej przez ten ładunek. Różnicę potencjału nazywamy napięciem i oznaczamy symbolem U.
Powierzchnię utworzoną z punktów pola elektryczngo o równym potencjale nazywamy powierzchnią
ekwipotencjalną. Linie pola elektrycznego są zawsze prostopadłe do powierzchni ekwipotencjalnej. Praca
wykonywana przy przenoszeniu ładunku w obrębie jednej powierzchni ekwipotencjalnej wynosi zero.
Najczęściej przyjmuje się nieskończoność jako punkt, w którym energia potencjalna i potencjał wynoszą zero.
Linie sił pola elektrycznego E
Powierzchnie stałego potencjału
(ekwipotencjalne)
+
-
+
+
+
+
+
+
Elektryczna energia potencjalna i potencjał
Praca wykonana przez siły zewnętrzne przy przesunięciu ładunku q z punktu X do punktu Y wynosi:
WX Y  E p ,Y  E p ,X  q VY V X ) qU XY
(

W przypadku ładunku punktowego Q obliczenie pracy
przy przesunięciu ładunku q z punktu X do Y korzystając z
definicji W=F*r jest trudne bo F(r)=qE(r)=kqQ/r2 – czyli siła
nie jest stała na odcinku XY. Obliczenie pracy korzystając
z pojęcia energii potencjalne wydaje się nieuniknione
W X Y  q VY V X ) kqQ
(

(
1
rY

1
rX
)
W przypadku kondensatora płaskiego, pomiędzy okładkami
którego pole elektryczne jest jednorodne:
W X Y  qU XY
W X Y  Fd  qEd
Porównując dwa powyższe wyrażenia dostajemy:
qU XY  qEd  U XY  Ed
Y
X
+
-
Y
d
X
+
+
+
+
+
+
Siła elektromotoryczna, ogniwa
Ładunki elektryczne będą poruszać się od jednego punktu do drugiego jeśli między tymi punktami będzie
występować ... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz