در این فیلم آموزشی با انرژی پتانسیل الکتریکی و پتانسیل الکتریکی آشنا خواهید شد. همچنین مثال و تست های مهمی درباره این دو مفهوم برای شما بیان می شود.
انرژی پتانسیل الکتریکی
دو ذره باردار q1 و q2 را با بار مثبت در نظر بگیرید. q1 در جای خود ثابت و q2 اطراف آن رها شده است. می‌دانیم بار q2 بر اثر میدان الکتریکی حاصل از بار q1 از آن رانده و دارای انرژی جنبشی می‌شود. طبق قانون پایستگی انرژی، انرژی جنبشی نمی‌تواند خود به خود به وجود آمده باشد. این انرژی، ناشی از تغییر انرژی پتانسیلی می باشد که به نیروی الکتریکی بین دو ذره وابسته است که به آن انرژی پتانسیل الکتریکی میگوییم.
کار نیروی الکتریکی وارد بر یک ذره باردار در هر میدان الکتریکی در یک جابجایی مشخص برابر با منفی تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی در همان جابجایی است:
WE = -ΔUE
کار نیروی الکتریکی وارد بر یک ذره باردار در هر میدان الکتریکی در یک جابجایی مشخص برابر است با منفی تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی در همان جابجایی
پتانسیل الکتریکی
تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی یک ذره باردار به بار الکتریکی آن بستگی دارد؛ مثلا با دوبرابر شدن بار ذره تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی آن نیز دو برابر می‌شود. بنابراین، نسبت تغییر انرژی پتانسیل به بار ذره مستقل از نوع و اندازه بار الکتریکی است. به این نسبت، اختلاف پتانسیل الکتریکی دونقطه ای میگوییم که ذره میان آنها جابجا شده است و آن را با ΔV نمایش می دهیم.
∆V=V2-V1=∆UE/q
یکای اختلاف پتانسیل الکتریکی ΔV برحسب ژول بر کولن J/C است که آن را به افتخار الساندرو ولتا، ولت می نامند و با نماد V نمایش می دهند.
اختلاف پتانسیل الکتریکی در باتری
شما با انواع باتری‌ها که در وسیله‌هاى الکتریکى نظیر چراغ قوه یا گوشی تلفن همراه از آنها استفاده می شود و نىز با باترى خودرو آشنایی دارید. باتری‌ها ولتاژهای متفاوتی دارند؛ باترى خودروهاى سوارى معمولا 12 ولتی و باتری های کامیون 24 ولتی هستند. هر باترى دو پایانه دارد که یکى با مثبت و دیگرى با منفى نشان داده می شود. بنا به قرارداد، اختلاف پتانسیل الکتریکی دو سر باتری برابر با پتانسیل پایانه مثبت منهای پایانه منفی است. بنابراین، وقتى میگوییم باترى خودرو 12 ولت است، یعنى پتانسیل پایانه مثبت به اندازه 12 ولت بیشتر از پایانه منفی آن است.
مثال
برای آشنایی بیشتر با انرژی پتانسیل الکتریکی و پتانسیل الکتریکی به نمونه سوالی درباره آن توجه نمایید:
در انتقال بار 20- میکروکولن از A به B کار میدان الکتریکی برابر 10 میلی ژول است.
الف) انرژی پتانسیل الکتریکی چند ژول تغییر میکند؟
ب) VB-VA چند ولت است؟
پاسخ:
کار میدان الکتریکی به مسیر بستگی ندارد. W1=W2
کار میدان الکتریکی در هر مسیر بسته صفر است. U∆- =میدانW و V=∆U/q∆
اختلاف پتانسیل میان دو نقطه به اندازه و علامت بار منتقل شده بین آن دو نقطه بستگی ندارد.
الف) انرژی پتانسیل الکتریکی 10 میلیژول کم می‌شود.
W=+10mj→ ∆U=-10mj
ب)
به منظور یادگیری بهتر انرژی پتانسیل الکتریکی، پتانسیل الکتریکی و کار میدان و حل مثال های بیشتر و تست های کنکور این مبحث ویدئو آموزشی را به طور کامل مشاهده کنید.
سوالات متداول
مقدار کار انجام شده برابر است با منفی تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی در همان جابجایی
به بار الکتریکی آن ذره بستگی دارد.
