Потенциал и напрежение. Еднородно поле (E = U/d)
Електричното поле извършва работа, когато премества заряд. Енергийната характеристика на полето в дадена точка е потенциалът φ, а разликата между потенциалите на две точки е напрежението U. Работата на полето при преместване на заряд q между две точки е A = qU и не зависи от пътя. В еднородно поле напрежението и интензитетът са свързани с U = E·d, където d е разстоянието по силовата линия.
Какво да запомним
- Работа на полето: A = q·U = q·(φ1 − φ2).
- Напрежението се измерва във волтове: 1 V = 1 J/C.
- Еднородно поле: E = U/d.
- Потенциал на точков заряд: φ = k·q/r.
- По еквипотенциална повърхност полето не извършва работа.
Пример
Между плочи на 2 cm с напрежение 100 V интензитетът е E = 100/0,02 = 5000 V/m.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
В каква единица се измерва напрежението?
- Ампер
- Волт
- Ом
- Кулон
Отговор: Волт (V)
Напрежението е работата на полето за единица заряд: 1 V = 1 J/C.
Каква работа извършва електричното поле при преместване на заряд 2 C между точки с напрежение 12 V?
- 6 J
- 14 J
- 0,17 J
- 24 J
Отговор: 24 J
A = qU = 2·12 = 24 J.
В еднородно поле с интензитет 500 V/m две точки са на 4 cm една от друга по една силова линия. Колко е напрежението между тях?
- 2000 V
- 12,5 V
- 20 V
- 200 V
Отговор: 20 V
U = Ed = 500·0,04 = 20 V.
Какъв е потенциалът на полето на точков заряд 1 nC на разстояние 0,3 m от него?
- 30 V
- 100 V
- 3 V
- 10 V
Отговор: 30 V
φ = kq/r = 9·109·10−9/0,3 = 30 V.
Прашинка с маса 10−9 kg виси неподвижно между хоризонтални плочи на разстояние 1 cm при напрежение 500 V. Какъв е зарядът ѝ? (g = 10 m/s2)
- 2·10−11 C
- 2·10−13 C
- 5·10−13 C
- 2·10−15 C
Отговор: 2·10−13 C
E = U/d = 5·104 V/m; qE = mg, q = 10−8/5·104 = 2·10−13 C.
Какво е еквипотенциална повърхност?
- повърхност с нулев интензитет
- повърхността на всеки диелектрик
- повърхност, във всички точки на която потенциалът е еднакъв
- повърхност, по която тече ток
Отговор: повърхност, във всички точки на която потенциалът е еднакъв
Всички точки на еквипотенциалната повърхност имат еднакъв потенциал.
Каква работа извършва полето при преместване на заряд по еквипотенциална повърхност?
- нула
- максимална
- равна на qE
- зависи от пътя
Отговор: нула
A = qU, а напрежението между точки с еднакъв потенциал е нула.
Каква кинетична енергия придобива частица със заряд 3 μC, ускорена от покой с напрежение 200 V?
- 600 J
- 0,067 mJ
- 6 mJ
- 0,6 mJ
Отговор: 0,6 mJ
Ek = qU = 3·10−6 · 200 = 6·10−4 J = 0,6 mJ.
Потенциалите в две точки са 120 V и 40 V. Каква работа извършва полето при преместване на заряд +0,5 C от първата към втората точка?
- 80 J
- 40 J
- 160 J
- 20 J
Отговор: 40 J
A = q(φ1 − φ2) = 0,5 · 80 = 40 J.
Електрон се ускорява от покой с напрежение 182 V. Каква скорост придобива? (e = 1,6·10−19 C, m = 9,1·10−31 kg)
- 6,4·1013 m/s
- 8·106 m/s
- 4·106 m/s
- 3·108 m/s
Отговор: 8·106 m/s
eU = mv2/2, v = √(2eU/m) = √(6,4·1013) = 8·106 m/s.
С коя буква се означава потенциалът?
- U
- E
- C
- φ
Отговор: φ
Потенциалът се означава с φ, напрежението с U, интензитетът с E.
Зависи ли работата на електростатичното поле от формата на пътя?
- Зависи от пътя
- Не зависи
- Зависи от времето
- Най-голяма е по права
Отговор: Не зависи
Работата A = q·U зависи само от началната и крайната точка.
Как е насочен интензитетът спрямо еквипотенциалните повърхности?
- Успоредно
- Перпендикулярно
- Под ъгъл 45°
- Произволно
Отговор: Перпендикулярно
Силовите линии винаги са перпендикулярни на еквипотенциалните повърхности.
Как се изменя потенциалът по посока на силовите линии?
- Увеличава се
- Не се изменя
- Става безкраен
- Намалява
Отговор: Намалява
Линиите сочат от по-висок към по-нисък потенциал.
На колко джаула е равен 1 електронволт (eV)?
- 1,6·10−19 J
- 9,1·10−31 J
- 1 J
- 6,25·1018 J
Отговор: 1,6·10−19 J
1 eV = e·1 V = 1,6·10−19 C · 1 V = 1,6·10−19 J.