전기 잠재적 에너지

단위 충전을 한 지점에서 다른 지점으로 전기장으로 이동시키기 위해 수행 해야하는 작업을 전위라고합니다. F =QE는 양전하로 전기장에 의해 가해지는 힘입니다. 동일하고 반대의 힘의 힘은 하전 입자에서 F =-QE를 발휘하여 한 지점에서 다른 지점으로 이동해야합니다. 하전 입자를 움직일 때 수행 된 작업의 양은 W =-QED입니다. 양으로 하전 된 입자와 관련된 잠재적 에너지는 전기장에 대한 또는 전기장과의 움직임에 따라 다릅니다. 전기장에 대해 이동하면 잠재적 에너지가 증가하는 반면 전기장과 함께 움직일 때 감소합니다. 그러나 음으로 하전 된 입자의 경우 전기장으로 이동하면 잠재적 에너지가 증가하고 현장에 대해 이동하면 감소합니다. 전위는 단위 충전 당 전위 에너지입니다. 어느 시점에서 잠재적 에너지의 차이는 우리에게 한 장소에서 다른 장소로 동일한 충전을 옮기는 작업을 우리에게 제공합니다. 전력 전위 에너지를 측정하는 데 전압계가 사용됩니다.

전위 에너지

위치 또는 높이로 인해 물체가 소유 한 에너지는 잠재적 에너지라고하며, 셀과 배터리는 에너지가 저장되어있어 잠재적 에너지입니다. 요금이 서로를 격퇴하고 요금이 서로 유인되는 것과 달리 매력이든 반발이든,이 경우에는 힘이 가해지며, 결과적으로 요금 수집으로 인해 잠재적 에너지가 발생합니다. 물론 더 가까이 다가 가고 잠재적 인 에너지가 존재할 때 서로를 격퇴 할 두 가지 긍정적 인 충전의 예를 들어 봅시다. 서로 가까이 존재하는 두 충전의 잠재적 에너지는

u =kqq/r

2 차 충전 시스템에서 전위 에너지의 파생

테스트 충전 Q와 소스 충전 Q를 고려하십시오. 이러한 요금이 같은 줄에 있고 A와 B가 해당 라인의 두 지점이라고 상상해보십시오. 테스트 요금이 소스 요금으로 이동하기 위해 수행 된 작업을 계산해 봅시다.

w = a ∫fdl

전기 힘 F _e 적용된 힘 F와 균형을 이루고

f =fe =-(kqq/r) r

따라서 u =kqq/r

원점으로부터의 거리는 R로 표시됩니다. 위의 시스템에서, 적용된 힘과 시험 전하가 움직이는 방향은 둘 다 양수이다. 따라서 시스템에서 수행 된 작업도 긍정적일 것입니다. 부정적인 작업을 수행하는 보수적 인 힘은 시스템의 잠재적 에너지를 증가시키는 반면, 긍정적 인 작업을 수행하는 보수적 인 힘은 시스템의 잠재적 에너지를 감소시켜 에너지의 방출을 초래합니다.

세 입자 시스템의 전위 에너지는 유사하게 계산 될 수 있으며

u =k (q ₁ Q ₂ /r ₁₂ +q ₁ Q ₃ /r ₁₃ +q ₂ Q ₃ /r ₂₃ )

균일 한 전기장에서 쌍극자의 전위 에너지

충전 +Q 및 -Q가있는 균일 한 전기장의 쌍극자를 가정 해보십시오. 쌍극자는

=pe

이것은 쌍극자를 회전시킵니다. 이제 외부 토크가 적용되고 이전 토크가 각도가 1로 변경되도록 이전 토크의 효과와 균형을 이루어 봅시다.

외부 토크에 의해 수행 된 작업은

w =1ext () d

w =1pesind

W =PE (COS1-COS)

복용, =/2

u () =pe (cos/2-cos)

u () =pecos

u () =-pe

따라서 균일 한 전기장에서 쌍극자에 필요한 표현은 u () =-pe

문제

1. A +2 C와 +3 C 충전 사이의 거리는 20cm입니다. 둘 다 긍정적이기 때문에 +3 C 전하가 30cm의 거리에 도달하도록 서로 격퇴 할 것입니다. 잠재적 에너지의 변화는 무엇입니까?

사용, u =-r1r2f.dr

=-r1r2kqq/r2.dr

=kqq {1/r2 -1/r1}

주어진 값을 연결하면

=9*109*2*3 {1/0.3 +1/0.2}

=449.82*109 Joules

1. 5 볼트의 전위차를 통해 2 C 전하가 이동됩니다. 전위 에너지의 변화를 계산하십시오.

전위는 단위 충전 당 전위 에너지입니다.

따라서 v =u/q

5 =u/2

u =10 줄

결론

두 전하가 양수 또는 음수이라면 전기 전위 에너지는 항상 긍정적이지만 전하의 경우 반대의 특성이있는 경우 잠재적 에너지는 항상 음수입니다. 긍정적 인 작업은 시스템의 잠재적 에너지를 증가시키고 부정적인 작업은 동일하게 감소합니다. 또한 잠재적 에너지는 거리에 반비례합니다. 따라서 하전 입자 사이의 거리가 증가함에 따라 잠재적 에너지가 감소하고 거리가 감소하면 잠재적 에너지가 감소합니다.