Какой буквой обозначается потенциал в физике: какой буквой обозначается разность потенциала — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Потенциал и разность потенциалов электрического поля, конденсатор.

1.Организационный момент.

Приветствие. Проверка посещаемости.

2. Проверка домашнего задания (метод взаимопроверка. ) Учащиеся меняются тетрадями, оценивают друг – друга.

Дескрипторы

Обучающийся

Правильно применяют фомулу силы электрического поля:
рассчитывает силу, действующую на заряд в однородном электростатическом поле

3. Вызов. Устный опрос учащихся (метод спрятанные буквы). После ответа, каждый учащийся записывает указанную букву с обратной стороны.

Как вы понимаете выражение электризация тел? Проведите опыт.
Нарисуйте структуру атома.
Какие заряды называются одноименными и разноименными?
Кем был открыт закон о взаимодействии точечных электрических зарядах? Продемонстрируйте этот опыт.
Что создается вокруг любого заряда?
Что такое электрическое поле?
Какая физическая величина обозначается буквой Е, запишите формулу для вычисления напряжения.
Какими основными свойствами обладают силовые линии?

Полученное слово потенциал. Записываем тему урока: «Потенциал и разность потенциалов электрического поля, конденсатор.»

4. Целепологание.

Устно обсуждают цели урока.

5. Осмысление.

Демонстрация видео.

6. Этапы изучения новой темы

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:

— энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.

За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а) потенциал Земли, б) потенциал бесконечно удаленной точки поля, в) потенциал отрицательной пластины конденсатора.

Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечнойточках траектории.

Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.

Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора

системы координат!

Виды конденсаторов: воздущный, бумажный, слюдяной, электрический.

Они служат: для накопления заряда или энергии, не пропускает постоянный ток

Закрепление материала ( Три ученика решают у доски)

1. В точке электрического поля с потенциалом 2 В расположен электрический заряд величиной 4 Кл. Его потенциальная энергия равна:

А. 2 Дж

Б. 4 Дж

В. 8 Дж

Г. 16 Дж

2. Потенциал в точке А равен 100В. Чему равен потенциал точки В? ( рис.1)

А. 200 В

Б. 100 В

В. 50 В

Г. 0 В

рис.1 рис.2

3. 1-ый заряд в точке А создает потенциал 400В, а 2-ой заряд в этой же точке создает потенциал -300В. Определите суммарный потенциал в точке А. (рис.2)

А –120000 В

Б 500 В

В 100 В

Г -100В

Урок «Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциал и разность потенциалов. Поверхности равного потенциала. Связь между напряжённостью и разностью потенциалов.

Урок № 6

11 класс академ.уровень

Работа по перемещению заряда в электрическом поле.

Потенциал и разность потенциалов. Поверхности равного потенциала.

Связь между напряжённостью и разностью потенциалов.

Цели урока: обучить навыкам нахождения работы по перемещению заряда в электрическом поле, показать взаимосвязь между напряжённостью и разностью потенциалов, добиться овладения и закрепления качества знаний, дать практику в решении

задач.

Цели для обучающихся:

Знать: физический смысл потенциала и напряжения.

Уметь: изображать графически поверхности равного потенциала, решать задачи на расчёт потенциала, напряжения, работы электрического поля.

План урока:

1.Проверка домашнего задания.

2.Изучение новой темы.

3.Закрепление нового материала.

4.Домашнее задание.

5.Подведение итогов.

1.Проверка домашнего задания.

Физический диктант:

1вариант

1.Записать формулу закона Кулона для

вакуума.

2.Какой буквой обозначается заряд?

3.Чему равен коэффициент пропорциональности?

4.Записать единицу измерения εо.

5. Какой буквой обозначается диэлектрическая проницаемость среды?

6.Нарисовать как направлен вектор E, заряд положительный?

7.Записать принцип суперпозиции полей.

8.Чему равна напряжённость электрического поля? Записать формулу.

9.В чём измеряется напряжённость.

10.Записать формулу нахождения потенциальной энергии.

11.Чему равна разность потенциалов?

12.В чём измеряется напряжение?

2 вариант

1. Записать формулу закона Кулона для среды.

2.Какой буквой обозначается точеч ный заряд?

3.Чему равна электрическая постоянная?

4.Записать единицу измерения коэффициента пропорциональности k.

5. Какой буквой обозначается напряжённость электрического поля?

6. Нарисовать как направлен вектор E, если заряд отрицательный?

7.Записать закон сохранения заряда.

8.Чему равна работа электрического поля? Записать формулу.

9.В чём измеряется потенциал?

10 Записать формулу нахождения потенциала.

11.Какая формула показывает связь между U и E?

12. В чём измеряется разность потенциалов?

2.Изучение новой темы:

Заряженные частицы в электростатическом поле обладают потенциальной энергией. При перемещении частицы из одной точки поля в другую электрическое поле совершает работу, не зависящую от формы траектории. Эта работа равна изменению потенциальной энергии, взятой со знаком «минус».

3.Закрепление нового материала

Решение задач:

1.Поле образовано точечным зарядом q = 1,2*10 ^-7 Кл. Какую работу совершает поле при переносе одноимённого заряда 1,5*10 ^-10 Кл из точки В, удалённой от заряда q на расстояние 0,5 м, в точку А

, удалённую от q на расстояние 2 м? Среда – воздух.

2.Пылинка массой 10 ^-8 г висит между пластинками плоского воздушного конденсатора, к которому приложено напряжение 5 кВ. Расстояние между пластинками

5 см. Каков заряд пластины?

3.Два заряда по 6 нКл находятся на расстоянии 100 см друг от друга. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния 50 см?

4.Какую скорость приобретает электрон, пролетевший ускоряющую разность потенциалов 10 кВ?

5.Какую работу совершит поле при перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В?

6.Напряжение между двумя точками, лежащими на одной линии напряжённости однородного поля, 2 кВ. Найти напряжённость, если расстояние между точками 4 см.

7.Как изменится потенциальная энергия взаимодействия зарядов q₁ и q₂ , если расстояние между ними увеличить в 4 раза? Уменьшить в 2 раза?

4.Домашнее задание: §

5.Подведение итогов:

О понятиях:

работа, потенциал,

напряжённость,

разность потенциалов,

напряжение, ЭПП.

О величинах:

F, A, E, U, W, φ, d, q.

О единицах:

Н,Дж, Н/Кл, В, Дж/Кл,

м, Кл.

-повторили ранее пройденный материал

-изучили новую тему

-объясняли, от чего зависит работа

-переводили единицы измерения

-работали с таблицей

-решали теоретические задачи

-анализировали итоговые схемы урока

О формулах:

φ = Wр/q, A = qE∆d,

φ = кQ/r, A = q(φ1-φ2),

U=A/q, U=Е∆d, U= φ1-φ2.

Решение задач:

теоретических

О чём вели речь на уроке:

Что мы делали:

Работа в электрическом поле. Потенциал

Работа сил электростатического поля. Понятие потенциала

Когда пробный заряд q перемещается в электрическом поле, можно говорить о работе, совершаемой в данный момент электрическими силами. Для малого перемещения ∆l→ формулу работы можно записать так: ∆A=F·∆l·cos α=Eq∆lcos α=Elq∆l.

Рисунок 1.4.1. Малое перемещение заряда и работа, совершаемая в данный момент электрическими силами.

Теперь посмотрим, какую работу по перемещению заряда совершают силы в электрическом поле, которое создается распределенным зарядом, не изменяющимся во времени. Такое поле еще называют электростатическим. У него есть важное свойство, о котором мы поговорим в этой статье.

Определение 1

При перемещении заряда из одной точки электростатического поля в другую работа сил электрического поля будет зависеть только от величины этого заряда и положением начальной и конечной точки в пространстве. Форма траектории при этом не имеет значения.

У гравитационного поля есть точно такое же свойство, что неудивительно, поскольку соотношения, с помощью которых мы описываем кулоновские и гравитационные силы, одинаковы.

Исходя из того, что форма траектории не имеет значения, мы можем также сформулировать следующее утверждение:

Определение 2

Когда заряд в электростатическом поле перемещается по любой замкнутой траектории, работа сил поля равна 0. Поле, обладающее таким свойством, называется консервативным, или потенциальным.

Ниже приведена иллюстрация силовых линий в кулоновском поле, образованных точечным зарядом Q, а также две траектории перемещения пробного заряда q в другую точку. Символом ∆l→ на одной из траекторий обозначается малое перемещение. Запишем формулу работы кулоновских сил на нем:

∆A=F∆lcos α=Eq∆r=14πε0Qqr2∆r.

Следовательно, зависимость существует только между работой и расстоянием между зарядами, а также их изменением Δr. Проинтегрируем данное выражение на интервале от r=r1 до r=r2 и получим следующее:

A=∫r1r2E·q·dr=Qq4πε01r1-1r2.

Рисунок 1.4.2. Траектории перемещения заряда и работа кулоновских сил. Зависимость от расстояния между начальной и конечной точкой траектории.

Результат применения данной формулы не будет зависеть от траектории. Для двух различных траекторий перемещения заряда, указанных на изображении, работы кулоновских сил будут равны. Если же мы изменим направление на противоположное, то и работа также поменяет знак. А если траектории будут соединены, т.е. заряд будет перемещаться по замкнутой траектории, то работа кулоновских сил будет нулевой.

Вспомним, как именно создается электростатическое поле. Оно представляет собой сочетание точечных разрядов. Значит, согласно принципу суперпозиции, работа результирующего поля, совершаемая при перемещении пробного заряда, будет равна сумме работ кулоновских полей тех зарядов, из которых состоит электростатическое поле. Соответственно, величина работы каждого заряда не будет зависеть от того, какой формы траектория. Значит, и полная работа не будет зависеть от пути – важно лишь местоположение начальной и конечной точки.

Поскольку у электростатического поля есть свойство потенциальности, мы можем добавить новое понятие – потенциальная энергия заряда в электрическом поле. Выберем какую-либо точку, поместим в нее разряд и примем его потенциальную энергию за 0.

Определение 3

Потенциальная энергия заряда, помещенного в любую точку пространства относительно нулевой точки, будет равна той работе, которая совершается электростатическим полем при перемещении заряда из этой точки в нулевую.

Обозначив энергию как W, а работу, совершаемую зарядом, как A10, запишем следующую формулу:

Wp1=A10.

Обратите внимание, что энергия обозначается именно буквой W, а не E, поскольку в электростатике E – это напряженность поля.

Потенциальная энергия электрического поля является определенной величиной, которая зависит от выбора точки отсчета (нулевой точки). На первый взгляд в таком определении есть заметная неоднозначность, однако на практике она, как правило, не вызывает недоразумений, поскольку сама по себе потенциальная энергия физического смысла не имеет. Важна лишь разность ее значений в начальной и конечной точке пространства.

Определение 4

Чтобы вычислить работу, которая совершается электростатическим полем при перемещении точечного заряда из точки 1 в точку 2, нужно найти разность значений потенциальной энергии в них. Путь перемещения и выбор нулевой точки значения при этом не имеют.

A12=A10+ A02= A10 – A20 =Wp1 – Wp2.

Если мы поместим заряд q в электростатическое поле, то его потенциальная энергия будет прямо пропорциональна его величине.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Понятие потенциала электрического поля

Определение 5

Потенциал электрического поля – это физическая величина, значение которой можно найти, разделив величину потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле на величину этого заряда.

Он обозначается буквой φ. Это важная энергетическая характеристика электростатического поля.

φ=Wpq.

Если мы умножим величину заряда на разность потенциалов начальной и конечной точки перемещения, то мы получим работу, совершаемую при этом перемещении.

A12=Wp1–Wp2=qφ1–qφ2=q(φ1 – φ2).

Потенциал электрического поля измеряется в вольтах (В).

1 В=1 Дж1 Кл.

Разность потенциалов в формулах обычно обозначается Δφ.

Чаще всего при решении задач на электростатику в качестве нулевой берется некая бесконечно удаленная точка. Учитывая это, мы можем переформулировать определение потенциала так:

Определение 6

Потенциал электростатического поля точечного заряда в некоторой точке пространства будет равен той работе, которая совершается электрическими силами тогда, когда единичный положительный заряд удаляется из этой точки в бесконечность.

φ∞=A∞q.

Чтобы вычислить потенциал точечного заряда на расстоянии r, на котором размещается бесконечно удаленная точка, нужно использовать следующую формулу:

φ=φ∞=1q∫r∞Edr=Q4πε0∫r∞drr2=14πε0Qr

С помощью нее мы также можем найти потенциал поля однородно заряженной сферы или шара при r≥R, что следует из теоремы Гаусса.

Изображение электрических полей с помощью эквипотенциальных поверхностей

Чтобы наглядно изобразить электростатические поля, кроме силовых линий используются поверхности, называемые эквипотенциальными.

Определение 7

Эквипотенциальная поверхность (поверхность равного потенциала) – это такая поверхность, у которой во всех точкам потенциал электрического поля одинаков.

Эквипотенциальные поверхности и силовые линии на изображении всегда находятся перпендикулярно друг другу.

Если мы имеем дело с точечным зарядом в кулоновском поле, то эквипотенциальные поверхности в данном случае являются концентрическими сферами. На изображениях ниже показаны простые электростатические поля.

Рисунок 1.4.3. Красным показаны силовые линии, а синим – эквипотенциальные поверхности простого электрического поля. На первом рисунке изображен точечный заряд, на втором –электрический диполь, на третьем – два равных положительных заряда.

Если поле однородное, то его эквипотенциальные поверхности являются параллельными плоскостями.

В случае малого перемещения пробного заряда q вдоль силовой линии из начальной точки 1 в конечную точку 2 мы можем записать такую формулу:

ΔA12=qEΔl=q(φ1–φ2)=–qΔφ,

где Δφ=φ1-φ2 – изменение потенциала. Отсюда выводится, что:

E=-∆φ∆l, (∆l→0) или E=-dφdl.

Это соотношение передает связь между потенциалом поля и его напряженностью. Буквой l обозначена координата, которую следует отсчитывать вдоль силовой линии.

Зная принцип суперпозиции напряженности полей, которые создаются электрическими разрядами, мы можем вывести принцип суперпозиции для потенциалов:

φ=φ1+φ2+φ3+…

Работа э/стат поля. Потенциал | От урока до экзамена

Электростатическое поле — это электрическое поле неподвижного заряда. Сила F эл, которая действует на заряд, перемещает его, совершая работу. В однородном электрическом поле F_эл = q E — постоянная величина. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю. Электростатическое поле является потенциальным полем.где d – расстояние, на которое перемещается заряд. Работа электростатического поля по перемещению заряда равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком. В электродинамике энергию принято обозначать буквой W, так как буквой E обозначают напряженность поля: Потенциальная энергия заряда q, помещенного в электростатическое поле, пропорциональна величине этого заряда. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов вычисляется относительно нулевого уровня (аналогично потенциальной энергии поля силы тяжести). Если поле совершает положительную работу ( вдоль силовых линий ), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается (но согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия ) и наоборот. Потенциал э/статического поля – это энергетическая характеристика электрического поля. Обозначается – φ (фи), единица измерения в СИ – вольт (В). Потенциал равен отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду: Потенциал — скалярная физическая величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке электрического поля. Величина потенциала считается относительно выбранного нулевого уровня. Разность потенциалов (или иначе напряжение) — это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда Δφ = φ₁−φ₂, а не изменение потенциала Δφ = φ₂−φ₁. Разность потенциалов численно равна работе, которую совершает электрическая сила при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками поля: 1 В = 1 Дж/ 1Кл Связь между напряженностью поля и разностью потенциалов:, или Чем меньше меняется потенциал на отрезке пути, тем меньше напряженность поля. Напряженность электрического поля направлена в сторону уменьшения потенциала. Эквипотенциальные поверхности (ЭПП) — это поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал для однородного поля — это плоскость, а для поля точечного заряда — это концентрические сферы Эквипотенциальная поверхность имеется у любого проводника в электростатическом поле, т.к. силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Все точки внутри проводника имеют одинаковый потенциал ( φ=0). Напряженность внутри проводника = 0, значит и разность потенциалов внутри = 0.

| Понятие потенциала | Fiziku5

то есть мы видим, что в рассматриваемом случае это действительно так (вектор отсчитывается от источника).

Мы так подробно обсуждаю центральность поля точечного заряда, потому что центральное поле обладает замечательным свойством: оно потенциально. Определение потенциальности в отношении силового поля давалось в механике, там где шла речь о потенциальной энергии. Сейчас, опираясь на уже полученные знания, нам будет легко обобщить понятие потенциальности на любые (не обязательно силовые) векторные поля.

Определение: контурный интеграл векторного поля по замкнутому контуру L:

называется циркуляцией. Форма контура значения не имеет.

Потенциальным называется векторное поле, циркуляция которого по любому замкнутому контуру равна 0.

Легко доказать (уже доказывалось в лекциях по механике), что центральное поле обладает этим свойством.

следовательно,

Для дальнейшего важно понимать, что циркуляция не зависит от начала отсчёта. То есть если начало отсчёта векторов положения сместить из центра поля, циркуляция по данному замкнутому контуру по-прежнему будет равна 0. Это обстоятельство позволяет доказать, что электростатическое поле произвольной системы зарядов потенциально. Если поле создано не одним точечным зарядом, то согласно принципу суперпозиции

поскольку мы получили сумму циркуляций, каждая из которых равна 0. Начало отсчёта векторов положения произвольно (может находиться за пределами расположения системы зарядов).

§14.2. Понятие потенциала

Если векторное поле — силовое, то физический смысл скалярного произведения — элементарная работа dА силового поля на перемещении материальной точки, чьё силовое поле мы рассматриваем. В механике доказывалось, то работа потенциального силового поля на перемещении (рис.14.2)

Рис.14.2

выражается через сброс энергии положения или потенциальной энергии материальной точки в её силовом поле:

Как Вы помните, потенциальная энергия определялась через отрицательную работу сил поля от некой точки пространства O, произвольно избранной в качестве начала отсчёта потенциальной энергии (W(О)=0).

где В — произвольная точка пространства, заполненного полем. При этом контур L, по которому материальная точка движется в потенциальном поле от точки О до точки В (то есть по которому производится интегрирование), может быть любым. В механике потенциальную энергию, как и любую другую энергию, принято обозначать буквой Е. В электромагнетизме энергия обозначается буквой W, поскольку Е «занята» на обозначении электрической напряжённости.

В случае поля электростатических сил, то есть сил, действующих со стороны зарядов-источников на пробный заряд q, его потенциальная энергия в этом поле

Дадим определение: потенциал в данной точке пространства , заполненного электростатическим полем, совпадает с потенциальной энергией , которую имел бы в этом поле точечный единичный положительный пробный заряд, если его поместить в данную точку. «Идеология» этого определения та же, что и в определении напряжённости. То есть слово «совпадает» связано с тем, что потенциал − это характеристика поля самого по себе, а потенциальная энергия пробного заряда в поле характеризует и поле, и пробный заряд. Иными словами,

Потенциальная энергия единичного положительного пробного заряда

Тогда по определению потенциала

Эта формула позволяет определить потенциал поля в любой точке пространства по известному полю напряжённости. Здесь точка О выбрана началом отсчёта потенциала (j(О)=0). Значит, потенциальная энергия пробного заряда в поле источников имеет вид:

Отсюда можно получить физическую размерность потенциала: . Потенциал в СИ измеряется в вольтах.

Работа сил поля на перемещении пробного заряда определяется по закону изменения его потенциальной энергии:

Þ ,

где − сброс потенциала или напряжение.

Из формулы связи потенциала и напряжённости следует формула разности потенциалов:

и выражение элементарного изменения или дифференциала потенциала:

§14.3. Связь между векторным полем напряжённости и скалярным полем потенциала

Очевидно, что распределение в пространстве потенциала данного электростатического поля с точки зрения математики представляет скалярное поле . Оказывается, последняя формула предыдущего параграфа указывает на то, что векторное поле напряжённости однозначно определяется заданием скалярного поля потенциала . Значит, данное электростатическое поле одинаково успешно может быть представлено как векторным полем , так и скалярным полем . Покажем это.

Используя координатное представление скалярного произведения в декартовых координатах, перепишем выражение элементарного изменения потенциала:

С другой стороны, поскольку , то дифференциал j в соответствие с правилами дифференцирования функции многих переменных

Сравнивая эти два равенства, приходим к выводу, что

Значит, действительно, задание скалярного поля определяет все его частные производные, а это, оказывается, определяет проекции вектора на координатные оси, что, очевидно, однозначно определяет вектор . Таким образом, поле напряжённости получается в результате процедуры трехмерного дифференцирования поля потенциала. Эта математическая процедура называется градиентом.

В математике процедуру или совокупность действий по преобразованию функции называют оператором. Градиент является многомерным дифференциальным оператором. В трёхмерном случае (случай функции 3-х переменных) градиент обозначается и выражается так:

Потенциал электрического поля. Разница потенциалов

2014-05-22

На каждый заряд, размещенный в электрическом поле, действует сила, под действием которой он перемещается. При движении заряда электрическое поле выполняет определенную работу.

Работу сил электрического поля можно рассматривать как смену потенциальной энергии, которой каждое заряженное тело, находится в этом электрическом поле. Если обозначить потенциальную энергию заряженного тела, перемещается под действием электрических сил, в начальной и конечной точках траектории соответственно W1 и W2, то работа сил электрического поля будет определяться по формуле

A = W1 — W2 = — (W2 — W1).

Различные пробные заряды в данной точке поля иметь различные потенциальные энергии. Одновременно отношение потенциальной энергии пробных зарядов к их значениям для данной точки поля является величиной постоянной. Физическая величина, определяемая отношением потенциальной энергии пробного заряда, находящегося в данной точке электрического поля, к значению заряда, называется потенциалом.

Потенциал обозначается буквой ? и записывается в виде

Потенциал является скалярной величиной. Потенциалы точек поля положительно заряженного тела имеют положительное значение, потенциалы же отрицательно заряженного тела имеют отрицательное значение.

Единицей потенциала в Сl есть 1 вольт (1В)

Потенциал характеризует электрическое поле в данной его точке и является его энергетической характеристикой.

Если обозначить потенциалы точек, в которых находился пробный заряд до и после выполнения работы силами электрического поля по его перемещению.

соответственно ?, и ? 2 и учесть, что W = ? q, то можно записать

А = W1 — W2 = q (?1-? 2)

Значение этой работы пропорционально значению перемещаемого заряда и зависит от того, с какой в какую точку перемещается заряд. Физическая величина (?1 и ?2) называется разностью потенциалов и определяется отношением работы по перемещению пробного заряда из начальной точки в конечную к значению этого заряда:

Значение потенциальной энергии зависит от выбора начала ее отсчета (выбора нулевого уровня потенциальной энергии). Следовательно, значение потенциала зависит от выбора точки, в которой потенциал равен нулю. Такой точкой в физике считают точку, находящуюся в бесконечности. Поэтому потенциал данной точки электрического поля можно определить как физическую величину, показывающую, какая работа выполняется электрическими силами при перемещении единичного положительного пробного заряда из данной точки в бесконечность.

Следует отметить, что понятие «бесконечность», где принято считать ? = 0, физически не определены. Поэтому во время нахождения потенциала в произвольной точке поля всегда допускают неточности на значение потенциала в точке, которую считают размещенной в бесконечности. Иными словами, потенциал любой точки поля определяют всегда с точностью до аддитивной постоянной. Поэтому понятие «потенциал» в этом смысле несколько физически не определены. Более точным и однозначным понятием является «разность потенциалов» как физическая величина, определяемая работой при перемещении пробного заряда q = 1 Кл между точками поля с потенциалами ?1 и ? 2.

На практике часто бывает удобнее считать равным нулю потенциал Земли. Это допустимо, поскольку при любых расчетах важно знать разницу потенциалов между некоторыми точками электрического поля, а не абсолютное значение потенциалов в этих точках. Измеряют разность

потенциалов заземленным электрометром, сравнивая потенциал заряженного электрометра с потенциалом Земли. Разность потенциалов в электрическом поле называют напряжением. Обозначают напряжение буквой 17. Единицей напряжения в СИ является 1 вольт (1 В).

Ученые договорились проводить поверхности так, чтобы разность потенциалов для двух соседних поверхностей была везде одна и та же. Тогда по густоте эквипотенциальных поверхностей можно сделать вывод о значении напряженности поля: чем гуще расположены эти поверхности, тем быстрее меняется потенциал при перемещении вдоль нормали к поверхностям и тем больше в этом месте напряженность Е
Всю жизнь человека окружают природные атмосферные электрические поля. Ярко проявляет себя электрическое поле во время грозы. Тогда его напряженность у Земли достигает 10 киловольт на метр (кВ / м). Но и в безоблачную погоду напряженность атмосферного поля в среднем составляет 130 В / м. Мы говорим о среднем значении том, что, как и, допустим, солнечная активность, атмосферное электрическое поле колеблются циклически, достигая максимума в определенные периоды. Наибольшие значения приходятся на 22-летний (два одиннадцатилетних), летний, 27-суточный и суточный периоды. Зависит это значение и от географического положения: максимальная сила электрического поля в умеренных широтах, минимальная — на полюсах и у экватора. Но все эти изменения воспринимаются организмом как должное.

Вследствие активной научно-технической деятельности, особенно в последние десятилетия, человек привнесла свои коррективы в атмосферу, которая окружает нас. Уровень напряженности электрического поля вырос, и в некоторых местах стал уже опасен для живого организма.

Особенно негативно электрическое поле влияет на здоровье человека там, где есть высоковольтные линии электропередач (ЛЭП). Напряженность электрического поля непосредственно под ЛЭП зависимости, конечно, от ее конструкции, достигает иногда десятков киловольт на метр.

По мнению ученых, основной механизм биологического действия электрического поля — появление в организме «токов смещения». Так называется движение заряженных частиц.

Исследования показали, что степень функциональных расстройств зависит от продолжительности пребывания человека в электрическом поле. Наиболее чувствительна к этому нервная система, косвенно могут возникать расстройства деятельности и сердечно-сосудистой системы, изменения в составе крови.

Поэтому люди, которые находятся в зоне высоковольтных сооружений, должны придерживаться всех необходимых норм безопасности.

Учеными установлена потенциальная опасность пребывания человека в электрическом поле, напряженность которого превышает 25 кВ / м. Здесь можно работать только с применением средств индивидуальной защиты.

Безопасным является уровень напряженности электрического поля в жилых зданиях, где человек находится по времени неограниченно много, — 0,5 кВ / м. Для сравнения можно привести пример: такой электробытовой прибор, как электроодеяло, создает уровень напряженности до 0,2 кВ / м. Допустимый уровень напряженности в районах жилой застройки составляет 1 кВ. А вот в местах, маповидвидуваних людьми (незастроенные территории, сельскохозяйственные угодья), безопасный уровень установлен до 15 кВ / м, в труднодоступных, практически непроходимых местах — 20 кВ / м.

Не зная о том, как влияет на организм электрическое поле высокого напряжения, некоторые люди в зоне ЛЭП разбивают огороды, долго и часто работают там. Это недопустимо! Даже профессионалам, по долгу службы осуществляют контроль и ремонт ЛЭП, разрешается работать не более полутора часов в день, если напряженность там достигает 15 кВ / м, и не более 10 минут при напряженности до 20 кВ / м.

В зоне электрического поля ЛЭП нежелательно гулять, кататься на лыжах, особенно детям и людям с ослабленной сердечно-сосудистой системой. Это касается и городских территорий, через которые проходят высоковольтные линии. Нужно максимально ограничить свое пребывание в подобных местах. Ночевки же безоговорочно исключаются.

Хотелось бы предостеречь любителей-садоводов, чтобы они не строили никаких металлических домиков, сарайчиков для хранения инвентаря на территории Л ЭП. Прикосновение к такой постройки, даже если человек изолирован от Земли, например резиновой обувью, может нанести очень сильное и далеко не всегда безопасное для жизни поражения током.

категория: Физика

Внеклассное мероприятие по физике «Слабое звено» 11 класс

Игра «Слабое звено» (11 класс)

Правила игры

Игра «Слабое звено» проводится по образу известной телеигры «Слабое з вено», с небольшим изменением.

В игре участвуют восемь игроков, которые выбираются в ходе отборочного тура.

Отборочный тур проводится следующим образом: Зрителям задается несколько физических вопросов. Учащиеся, правильно ответившие на три вопроса, становятся участниками игры.

Восемь участников игры становятся в полукруг и в течении трех минут по очереди отвечают на вопросы.

С целью активизации мышления и правильности ответов данной игре введен призовой фонд, который участники набирают сами следующим образом: В аудитории вывешивается таблица

100

200

500

1000

2000

5000

10000

20000

50000

Учащиеся должны выстроить цепь из восьми правильных ответов и тем самым получить максимальный приз 50000 баллов.

При неверном ответе цепь разрывается, и все начинается сначала.

Если учащиеся до оглашения вопроса скажет «банк» то набранная сумма баллов и переходит в призовой фонд. Но цепь ответов начнется строить снова со 100 баллов. Игра в туре закончится при достижении 50000 баллов или по истечении времени игры.

В ходе игры главный судья записывает количество правильных ответов данных участником. По окончании тура проводится статистика ответов, в которой выявится самое слабое звено в команде игроков. Если в ходе тура не выявилось слабого звена (возникла ничья), то его определяет сильнейшее звено тура. Этот игрок покидает игровое поле, не с чем. Так продолжается шесть туров. Время каждого следующего уменьшается на 10 секунд. В ходе седьмого тура вопросы задаются двум игрокам, и они борются между собой за право выбора очередности ответов во время финала.

Сильнейшее звено седьмого тура решает, кому из финалистов первыми держат ответ. В финале каждому по очереди задается по пять вопросов.

Игрок, ответивший правильно на большее количество вопросов объявляется «сильным звеном» и получает набранный приз на сумму, набранную в ходе игры. Если по истечении пяти вопросов не определился победитель, то игрокам будут задаваться по паре вопросов и победит тот кто, верно, ответит на свой вопрос. Победитель игры награждается призом, например книгами физико-математического характера.

Вопросы для отборочного тура

Почему мел оставляет след на классной доске
Почему при постройке электровозов не применяются легкие металлы или сплавы?
Для подводных лодок устанавливается глубина, ниже которой они не должны опускаться. Чем объясняется существование такого предела?
Почему нельзя тушить горящий керосин, заливая его водой?
Когда космический корабль больше нагреется: при запуске или при посадке на Землю?
Для чего на зиму приствольные круги плодовых деревьев покрывают слоем навоза, торфа, опилок?
Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?
Какая вода быстрее будет охлаждать раскаленный металл: холодная (температура +20 С.) или горячая (температура +100 С)?
Можно ли натянуть веревку строго горизонтально?
В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеальному газу: У поверхности земли или на больших высотах?
Можно ли заставить воду кипеть без нагревания?
Почему воет ветер?
Для чего «разводят» пилы, т.е. соседние зубья, наклоняют в противоположные стороны?
Поверхность воды в реке плоская. Горизонтальна ли она?
Почему тяжелая машина должна иметь более сильные тормоза, чем более легкая?
Зачем на цилиндрах мотоциклетных двигателей устроены тонкие и широкие ребра?
Почему при холодной погоде многие животные спят, свернувшись в клубок?
В кипящую воду можно спокойно налить масло; если же в кипящее масло капать водой, то оно разбрызгивается. Почему?
В коробке перемешаны медные винты и железные шурупы. Укажите наиболее простой способ их разделения?
Почему не стоит при прополке сорняков выдергивать их рывком?
Отличается ли давление внутри мыльного пузыря от атмосферного?
Почему сливки на молоке отстаиваются быстрее в холодном помещении?
Почему жужжит пчела?
Почему у луны нет атмосферы?
В одежде из синтетической ткани в холод холоднее, а в жару теплее, чем из шерстяной. Почему?
Может ли тело в одной жидкости тонуть, а в другой плавать? Приведите пример.
Дайте физическое обоснование пословице: «Коси коса, пока роса; роса долой и мы домой». Почему при росе косить легче?
Объясните назначение наперстка, надеваемого на палец при шитье иголкой? Как определить при помощи масштабной линейки средний диаметр одинаковых швейных иголок.
Земля непрерывно излучает энергию в космическое пространство. Почему же Земля не замерзнет?
Почему даже в жаркий день, выйдя из реки после купания, человек ощущает холод?
Почему теплота сгорание сырых дров меньше сухих той же породы?
Какими физическими соображениями надо руководствоваться при выборе проволоки для плавкого предохранителя?
Чем сильнее загружен плот, тем более быстроходным он становится. Почему?
Отчего сильно надутый и плотно завязанный резиновый шарик окажется через несколько дней сдутым?
Почему температура воздуха в городе на 3 – 5 градусов выше, чем в окрестности?
Два одинаковых ящика наполнены дробью: в одном крупная, в другом мелкая. Какая из них имеет большую массу.
Почему кусок хозяйственного мыла легче разрезать крепкой ниткой, чем ножом.
Почему задние оси грузовых автомашин часто имеют колеса с двойными баллонами?
Можно ли на Луне для передвижения космонавтов пользоваться воздушными шарами?
Почему наружные части сверхзвуковых самолетов приходится охлаждать при помощи специальных аппаратов?
Когда скорее остывает чайник с кипятком: когда чайник поставлен на лед или когда лед положен на крышку чайника?
Почему очень медленно сохнет белье, когда оно сложено в кучу?
Зачем вспомогательные части цепи-клеммы, замыкатели и т.п. делают из меди короткими и толстыми?
Как сравнить массы двух тел в условиях невесомости?
Почему медицинские грелки заполняют водой, а не горячим воздухом?
Как изменится теплоотдача электроплитки, если укоротить ее спираль?
Дирижабль наполняют легким газом. Не лучше ли было бы из него выкачать воздух?
В стакане, наполненном до краев водой, плавает кусок льда. Перельется ли вода через край, когда лед растает?
Подводная лодка, опустившись на дно (илистое дно), иногда с трудом отрывается от него. Как объяснить это присасывание лодки к грунту?
Почему в пустынях днем жарко, а ночью температура падает ниже 0 С.?
Почему, на непрерывное выделение энергии в электрическом утюге или печи, обмотка последних не перегорает?
Когда земля быстрее движется по своей орбите вокруг Солнца – зимой или летом?
Почему пруды замерзают раньше рек?
Можно ли в состоянии невесомости писать обыкновенной ручкой?
Почему молоко опускается на дно стакана, когда его подливают в чай?
При изготовлении гири в ней высверливают небольшое углубление, в которое запрессовывают свинцовую или медную пробку. Для чего это делают.
Чем объяснить, что в начале осени в реках и озерах вода не замерзает, хотя температура воздуха на несколько градусов ниже нуля?
От чего присохшую пробку с резьбой легче отвернуть, если плотно обмотать ее несколькими слоями ткани?
Какую роль при питье играет атмосферное давление?

Вопросы для игры

Как называют раздел физики, изучающий звуковые явления?

Акустика

Какой буквой обозначается сила?

Вода или спирт имеет большую температуру кипения?

Вода

В каких единицах измеряется электрическое напряжение?

В Вольтах

Чему равна удельная теплоемкость воды?

4200Дж/(кг ⁰С)

В какой стране жил и работал известный ученый Иоффе?

Россия

Каким прибором измеряют температуру?

Термометром

Какой буквой обозначается сила тока?

Именем какого ученого названа выталкивающая сила?

Архимеда

10.

Когда скорость иглы проигрывателя больше в начале проигрывания или в конце?

В начале

11.

В каких единицах измеряется объем?

В м³

12.

Сколько электронов в атоме гелия?

13.

Что по латыни обозначает индукция?

Наведение

14.

Какой буквой обозначается плотность?

ро

15.

В каких единицах измеряется мощность?

В Ваттах

16.

Чему равна относительная атомная масса углерода?

17.

В какой стране жил и работал известный ученый Кулон?

Франция

18.

Что является носителем электрического тока в металлах?

Электроны

19.

Какой буквой обозначается температура?

20.

В каких единицах измеряется удельная теплоемкость?

В Дж/(кг ⁰С)

21.

Кого называют отцом авиации?

Жуковского

22.

В каких единицах измеряется потенциал электрического поля?

В Вольтах

23.

Сколько электронов в атоме урана?

24.

Что по латыни обозначает диффузия?

Растекание

25.

Каким прибором измеряют силу тока?

В Амперах

26.

Как называется явление превращения газа в жидкость?

Конденсация

27.

Каков примерно радиус Земли?

6400 км

28.

Как называется тело, проводящее электрический ток?

Проводник

29.

В какой стране жил и работал известный ученый Архимед?

Др. Греция

30.

Какой буквой обозначается электрический заряд?

31.

Чему равна постоянная Больцмана?

1,38*10^-23 Дж/К

32.

Кто открыл закон всемирного тяготения?

И.Ньютон

33.

Какие фабричные трубы лучше железные или кирпичные?

Кирпичные

34.

Что в переводе с греческого означает генератор?

Создатель

35.

В каких единицах измеряется давление?

В Паскалях

36.

В какой стране жил и работал известный ученый Ломоносов?

В России

37.

Тело полностью заполняет предоставленный объем. В каком состоянии находится вещество, из которого изготовлено это тело?

В газообразном

38.

В каких единицах измеряется абсолютная температура?

В Кельвинах

Как называют раздел физики изучающее электромагнитные явления?

Электродинамика

40.

Вода или бензин имеет большую плотность?

Вода

41.

Какая сила возникает при деформации тел?

Упругости

42.

В каких единицах измеряется коэффициент трения?

Безразмерная

43.

Какой буквой обозначается работа?

44.

Что в переводе с греческого означает оптика?

Видимый

45.

В какой стране жил и работал известный ученый Паскаль?

Франция

46.

Чему равна плотность воды?

1000 кг/м³

47.

Какие бывают виды волн?

Продольные и поперечные

48.

Кто открыл закон взаимодействия электрических зарядов?

Кулон

49.

Как называется способ теплопередачи, при котором теплота передается самими струями жидкости или газа?

Конвекция

50.

Каким прибором измеряют мощность?

Ваттметром

51.

Какой буквой обозначается диэлектрическая постоянная?

Эпсилон

52.

В каких единицах измеряется температура?

В Цельсиях

53.

Что в переводе с греческого означает позитив?

Положительный

54.

Ка ким символом в электрических схемах обозначается катушка индуктивности?

55.

Чему равна постоянная Авогадро?

6*10²³моль^-1

56.

В каких единицах измеряется оптическая сила линзы?

в диоптриях

57.

Какую профессию имел немецкий ученый Р. Майер открывший закон сохранения энергии?

Врач

58.

Олово или свинец имеет большую температуру плавления?

Свинец

59.

Какой буквой обозначается масса?

60.

В какой стране жил и работал известный ученый А.М. Ампер?

Франция

61.

Какой буквой обозначается количество теплоты?

62.

В каких единицах измеряется магнитная индукция?

В Теслах

63.

Чему равен показатель преломления воды?

1,33

64.

Каким прибором измеряют объем жидкости?

Мензуркой

65.

Кто открыл закон инерции?

Г. Галилей

66.

Какой буквой обозначается длина волны?

Лямбда

67.

В какой стране жил и работал известный ученый А.С. Попов?

Россия

68.

Какой буквой обозначается напряженность электрического поля?

69.

Чему равна универсальная газовая постоянная?

8,3

70.

Сколько атомов в молекуле водорода?

71.

Каким прибором измеряют влажность воздуха?

Психрометром

72.

Медь или железо является лучшим проводником электрического тока?

Медь

73.

Каково примерно расстояние от Земли до Солнца?

150 млн. км

74.

В какой стране жил и работал известный ученый Джоуль?

Англия

75.

Тело сохраняет свой объем и форму. В каком состоянии находится вещество, из которого изготовлено это тело?

В твердом

76.

Что в переводе с греческого означает электрон?

Янтарь

77.

Какой буквой обозначается удельная теплоемкость?

78.

В каких единицах измеряется энергия?

В Джоулях

79.

Чему равна малярная масса воды?

18 г/моль

80.

Лед или ртуть имеет большую температуру плавления?

Лед

81.

Какой буквой обозначается мощность?

82.

В какой стране жил и работал известный ученый Курчатов?

Россия

83.

Какова скорость света в вакууме?

300000 км/c

84.

Алюминий или железо имеет большую плотность?

Железо

85.

Свинец при комнатной температуре обладает пластическими или упругими свойствами?

Пластическими

86.

Кто впервые измерил атмосферное давление?

Торричелли

87.

Каким прибором измеряют давление?

Манометром

88.

Чему равна постоянная пи?

3,14

89.

Что в переводе с греческого означает эврика?

Нашел

90.

Каким прибором измеряют электрическое напряжение?

Вольтметром

91.

Какой буквой обозначается вес тела?

92.

Тело сохраняет свой объем, но меняет свою форму. В каком состоянии находится вещество, из которого изготовлено это тело?

В жидком

93.

В каких единицах измеряется электрическое сопротивление?

Ом

94.

Какие бывают электрические заряды?

Положительные и отрицательные

95.

Что в переводе с греческого означает негатив?

Отрицательный

96.

В какой стране жил и работал известный ученый Г. Ом?

Германия

97.

Как называют раздел физики, изучающий физику атома?

Атомная физика

98.

Кем был открыт закон взаимодействия электрически заряженных частиц?

Кулоном

99.

В каких единицах измеряется коэффициент полезного действия ?

Безразмерная

100.

Какой буквой обозначается объем?

101.

Сколько электронов в атоме кислорода?

102.

Как называется физическая величина, показывающая вместимость сосуда?

Объем

103.

Каким прибором измеряют скорость?

Спидометром

104.

Кто впервые получил особо проникающие лучи, названные им Х-лучами?

Рентген

105.

В каких единицах измеряется потенциал электрического поля?

В Вольтах

106.

Какой буквой обозначается электрическое напряжение?

107.

В каких единицах измеряется количество теплоты?

В Джоулях

108.

В какой стране жил и работал известный ученый Столетов?

В России

109.

Чему равна постоянная всемирного тяготения?

6,63*10^-11Н*м²/кг²

110.

Как называют раздел физики, изучающий тепловые явления?

Термодинамика

111.

Какую профессию имел Р. Броун, который впервые наблюдал названный в последствии его именем броуновское движение?

Ботаник

112.

В каких единицах измеряется электрический заряд?

В Кулонах

113.

Чему равна относительная атомная масса водорода?

114.

В какой стране жил и работал известный ученый Г. Галилей?

Италия

115.

Каким прибором измеряют время?

Часами

116.

Каким символом в электрических схемах обозначается конденсатор?

117.

Кого называют отцом космонавтики?

Циолковского

118.

Как взаимодействуют одноименные электрические заряды?

Отталкиваются

119.

В каких единицах измеряется время?

В секундах

120.

Какой буквой обозначается потенциал электрического поля?

Фи

121.

Каким прибором измеряют расстояние?

Линейкой

122.

Как называют раздел физики, изучающий световые явления?

Оптика

123.

Какой буквой обозначается частота колебаний?

Ню

124.

Что в переводе с греческого означает «изоляро»?

Уединяю

125.

В каких единицах измеряется количество вещества?

В Молях

126.

Чему равна градусная мера прямого угла?

90⁰

127.

В какой стране жил и работал известный ученый С.И. Вавилов?

В России

128.

Как называют раздел физики, изучающий свойства твердых тел?

Физика твердого тела

129.

Как называется прибор, преобразующий звуковые колебания в электрические?

Микрофон

130.

Какой буквой обозначается ускорение?

131.

Как называется физическая величина, показывающая степень инертности тела?

Масса

132.

Чему равен элементарный электрический заряд?

1,6*10^-19 Кл

133.

Кто из наших соотечественников сконструировал первую ракету, которая преодолела земное тяготение?

Королев

134.

Что является носителем электрического тока в полупроводниках n — типа?

Электроны

135.

Кем был открыт закон всемирного тяготения?

Ньютоном

136.

Золото или серебро имеет большую пластичность?

Золото

137.

Чему равна первая космическая скорость?

7,8 км/с

138.

В какой стране жил и работал известный ученый Э. Торричелли?

Италия

139.

Какой буквой обозначается коэффициент полезного действия?

Этта

140.

Каким прибором измеряют силу?

Динамометром

141.

Чему равен синус 30 градусов?

0,5

142.

Инфракрасные или ультрафиолетовые лучи вызывают нагрев тел?

Инфракрасное

143.

Золото или серебро является лучшим проводником электрического тока?

Серебро

144.

В какой стране жил и работал известный ученый Циолковский?

В России

145.

Какой буквой обозначается скорость?

146.

В каких единицах измеряется напряженность электрического поля?

В/м

147.

Чему равна диэлектрическая постоянная воды?

148.

В какой стране жил и работал известный ученый Э. Резерфорд?

Англия

149.

Как называется тело непроводящее электрический ток?

Изолятор

150.

В каких единицах измеряется плотность?

Кг/м³

151.

Кто впервые составил периодическую систему химических элементов?

Менделеев

152.

Какой буквой обозначается вектор магнитной индукции?

153.

Алюминий или серебро имеет большую прочность на растяжение?

Алюминий

154.

Как взаимодействуют одноименные магнитные полюса?

Притягиваются

155.

В какой стране жил и работал известный ученый С.И. Королев?

В России

156.

Сколько атомов в молекуле воды?

157.

Как называется физическая величина, показывающая степень нагретости тела?

Температура

158.

Как называют раздел физики, изучающий движение тел?

Механика

159.

В каких единицах измеряется период колебаний?

В секундах

160.

В какой стране жил и работал известный ученый Бойль?

Англия

161.

Сколько протонов в атоме кислорода?

162.

Какой буквой обозначается энергия?

163.

Что в переводе с греческого означает «метрио»?

Измеряю

164.

В каких единицах измеряется вес тела?

В Ньютонах

165.

В какой стране жил и работал известный ученый И. Ньютон?

Италии

166.

Какой буквой обозначается время?

167.

Какие виды линз существуют?

собирающая, рассеивающая

168.

Чему равна температура кипения воды?

100 ⁰С

169.

Что является носителем электрического тока в газах?

Ионы

170.

Как взаимодействуют разноименные магнитные полюса?

Притягиваются

171.

Как называется прибор, преобразующий электрические колебания в звуковые?

Громкоговоритель

172.

В каких единицах измеряется работа?

В Джоулях

173.

Как называется явление превращения жидкости в твердое тело?

Отвердевание

174.

Чему равен абсолютный нуль температур по шкале Цельсия?

273 ⁰С

175.

Какой буквой обозначается давление?

176.

Порох или уголь имеет большую теплоту сгорания?

Уголь

177.

В какой стране жил и работал известный ученый А. Вольта?

Италия

178.

В каких единицах измеряется сила тока?

В Амперах

179.

Каким прибором измеряют электрическое сопротивление?

Омметром

180.

Какой буквой обозначается период колебаний?

181.

Чему равно ускорение свободного падения?

9,8 м/с²

182.

В какой стране жил и работал известный ученый А. Эйнштейн?

Германия

183.

В каких единицах измеряется ускорение?

В м/с²

184.

Что является носителем электрического тока в полупроводниках p — типа?

Дырки

185.

Какой буквой обозначается электрическое сопротивление?

186.

В каких единицах измеряется частота колебаний?

В герцах

187.

Каким прибором измеряют массу?

Весами

188.

Как называется явление превращения жидкости в газ?

Кипение

189.

Каким символом в электрических схемах обозначается резистор?

190.

Назовите, какой либо вид деформации тела?

Сжатие

191.

В какой стране жил и работал известный ученый Э. Ленц?

Россия

192.

Какая сила вызывается тяготением Земли?

Тяжести

193.

В каких единицах измеряется масса?

кг

194.

Какой буквой обозначается коэффициент трения?

Мю

195.

В какой стране жил и работал известный ученый М. Фарадей?

Англия

196.

Как взаимодействуют разноименные электрические заряды?

Притягиваются

197.

Чему равно напряжение в осветительной сети?

220 В

198.

Что в переводе с греческого означает «скопео»?

Наблюдаю

199.

В каких единицах измеряется диэлектрическая проницаемость?

Безразмерная

200.

Какой буквой обозначается показатель преломления?

201.

В какой стране жил и работал известный ученый Мариотт?

Франция

202.

Какой буквой обозначается количество вещества?

Ню

203.

Как распространяется свет?

Прямолинейно

204.

Реактивный двигатель — к какому классу двигателей относится?

К тепловым

205.

Как называется физическая величина являющейся причиной изменения скорости тела?

Сила

206.

Какой буквой обозначается площадь?

207.

Как называется явление, при котором у тела повышается температура?

Нагревание

208.

В какой стране жил и работал известный ученый Шарль?

Франция

209.

В каких единицах измеряется скорость?

В м/с

210.

Вода или ртуть имеет большую теплоемкость?

Вода

211.

В каких единицах измеряется площадь?

В м²

212.

Что по латыни обозначает «аккумуляре»?

Накопляю

213.

В каких единицах измеряется показатель преломления?

Безразмерная

214.

В какой стране жил и работал известный ученый Якоби?

В России

215.

Как называется явление превращения твердого тела в жидкость?

Плавление

216.

В какой стране жил и работал известный ученый Тесла?

Югославия

217.

В каких единицах измеряется потенциал электрического поля?

В Вольтах

218.

Инфракрасные или ультрафиолетовые лучи вызывают загар кожи?

Ультрафиолетовые

Вопросы для финала

Какая сила всегда направлена в противоположную сторону движения тела.

Сила трения

Что тяжелее в вакууме тонна железа или тонна дерева.

Тонна дерева

Какими часами следует измерять время в условиях невесомости: маятниковыми, песочными или пружинными?

Пружинными.

Когда расходуется больше энергии при запуске спутника вдоль меридиана или вдоль экватора?

Вдоль экватора в направлении вращения Земли

Что вносит больший вклад в энергию вылетающей стрелы: корпус лука или тетива?

Корпус лука

Что труднее преломить целую спичку или половину?

Половину

Понизится ли температура воздуха в комнате, если открыть дверцу работающего холодильника?

Повысится

В какое время года сильнее провисают телефонные провода?

Летом

Какого цвета кажется красный флаг при синем освещении?

Черным

10.

Именем какого ученого назван закон, выражающий силу упругости при растяжении или сжатии?

Закон Гука

11.

По какой траектории движется тело, брошенное под углом к горизонту?

По параболе

12.

Именем какого ученого назван закон, выражающий давление жидкостей или газов при движении по трубам?

Закон Бернулли

13.

Как называется пар находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью?

Насыщенный

14.

Именем какого ученого назван закон электролиза?

Закон Фарадея

15.

Какие виды диэлектриков бывают?

Полярные и неполярные

16.

Как называется температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и ее насыщенным паром?

Критическая

Подведение итогов. Награждение участников и победителей игры.

Возможная разница — Физика колледжа, главы 1-17

Сводка

Определите электрический потенциал и электрическую потенциальную энергию.
Опишите взаимосвязь между разностью потенциалов и электрической потенциальной энергией.
Объясните электрон-вольт и его использование в субмикроскопических процессах.
Определить электрическую потенциальную энергию по разности потенциалов и количеству заряда.

Когда свободный положительный заряд [латекс] \ boldsymbol {q} [/ latex] ускоряется электрическим полем, как показано на рисунке 1, ему придается кинетическая энергия.Этот процесс аналогичен ускорению объекта гравитационным полем. Это как если бы заряд спускался с электрического холма, где его электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Давайте исследуем работу, выполняемую над зарядом [латексом] \ boldsymbol {q} [/ latex] электрическим полем в этом процессе, чтобы мы могли разработать определение электрической потенциальной энергии.

Рис. 1. Заряд, ускоренный электрическим полем, аналогичен массе, спускающейся с холма. В обоих случаях потенциальная энергия преобразуется в другую форму.Работа совершается силой, но поскольку эта сила консервативна, мы можем записать W = –ΔPE .

Электростатическая или кулоновская сила консервативна, что означает, что работа, выполняемая с [латексом] \ boldsymbol {q} [/ latex], не зависит от пройденного пути. Это в точности аналог гравитационной силы в отсутствие диссипативных сил, таких как трение. Когда сила консервативна, можно определить потенциальную энергию, связанную с силой, и обычно легче иметь дело с потенциальной энергией (потому что она зависит только от положения), чем вычислять работу напрямую.

Мы используем буквы PE для обозначения электрической потенциальной энергии, которая измеряется в джоулях (Дж). Изменение потенциальной энергии [латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE}} [/ latex] имеет решающее значение, поскольку работа, выполняемая консервативной силой, является отрицательной по отношению к изменению потенциальной энергии; то есть [латекс] \ boldsymbol {W = — \ Delta \ textbf {PE}} [/ latex]. Например, работа [латекс] \ boldsymbol {W} [/ latex], выполняемая для ускорения положительного заряда в состоянии покоя, является положительной и является результатом потери в PE или отрицательной [латексной] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} }[/латекс].Перед [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE}} [/ latex] должен стоять знак минус, чтобы [latex] \ boldsymbol {W} [/ latex] было положительным. PE можно найти в любой точке, взяв одну точку за точку отсчета и вычислив работу, необходимую для перемещения заряда в другую точку.

Потенциальная энергия

[латекс] \ boldsymbol {W = — \ Delta \ textbf {PE}} [/ latex]. Например, работа [латекс] \ boldsymbol {W} [/ latex], выполняемая для ускорения положительного заряда в состоянии покоя, является положительной и является результатом потери в PE или отрицательной [латексной] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} }[/латекс].Перед [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE}} [/ latex] должен стоять знак минус, чтобы [latex] \ boldsymbol {W} [/ latex] было положительным. PE можно найти в любой точке, взяв одну точку за точку отсчета и вычислив работу, необходимую для перемещения заряда в другую точку.

Гравитационная потенциальная энергия и электрическая потенциальная энергия совершенно аналогичны. Потенциальная энергия учитывает работу, выполняемую консервативной силой, и дает дополнительное понимание энергии и преобразования энергии без необходимости иметь дело с силой напрямую.Например, гораздо более распространено использование концепции напряжения (связанного с электрической потенциальной энергией), чем непосредственное рассмотрение кулоновской силы.

Посчитать работу напрямую, как правило, сложно, так как [latex] \ boldsymbol {W = Fd \; \ textbf {cos} \ theta} [/ latex], а также направление и величина [латекса] \ boldsymbol {F} [/ latex ] может быть сложным для нескольких зарядов, для объектов неправильной формы и для произвольных траекторий. Но мы знаем, что, поскольку [latex] \ boldsymbol {F = qE} [/ latex], работа и, следовательно, [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE}} [/ latex], пропорциональны тестовый заряд [латекс] \ boldsymbol {q} [/ latex].Чтобы получить физическую величину, не зависящую от пробного заряда, мы определяем электрический потенциал [латекс] \ boldsymbol {V} [/ latex] (или просто потенциал, поскольку подразумевается электрический) как потенциальную энергию на единицу заряда:

[латекс] \ boldsymbol {V =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ textbf {PE}} {q}}. [/ Latex]

Электрический потенциал

Это электрическая потенциальная энергия на единицу заряда.

[латекс] \ boldsymbol {V =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ textbf {PE}} {q}} [/ latex]

Поскольку PE пропорционален [латексу] \ boldsymbol {q} [/ latex], зависимость от [latex] \ boldsymbol {q} [/ latex] отменяется.Таким образом, [latex] \ boldsymbol {V} [/ latex] не зависит от [latex] \ boldsymbol {q} [/ latex]. Изменение потенциальной энергии [латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE}} [/ latex] имеет решающее значение, поэтому нас беспокоит разница потенциалов или разность потенциалов [латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf { V}} [/ latex] между двумя точками, где

[латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {V} = \ textbf {V} _ {\ textbf {B}} — \ textbf {V} _ {\ textbf {A}} =} [/ latex] [латекс ] \ boldsymbol {\ frac {\ Delta \ textbf {PE}} {q}}. [/ latex]

Таким образом, разность потенциалов между точками A и B, [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {B}} — V _ {\ textbf {A}}} [/ latex], определяется как изменение потенциальной энергии заряд [латекс] \ boldsymbol {q} [/ latex] переместился из A в B, разделенный на заряд.Единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, получившие название вольт (В) в честь Алессандро Вольта.

[латекс] \ boldsymbol {1 \ textbf {V} = 1} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ textbf {J}} {\ textbf {C}}} [/ latex]

Возможная разница

Разность потенциалов между точками A и B, [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {B}} — V _ {\ textbf {A}}} [/ latex], определяется как изменение потенциальной энергии charge [latex] \ boldsymbol {q} [/ latex] перемещено из A в B, разделенное на заряд.Единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, получившие название вольт (В) в честь Алессандро Вольта.

[латекс] \ boldsymbol {1 \ textbf {V} = 1} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ textbf {J}} {\ textbf {C}}} [/ latex]

Знакомый термин «напряжение» — это общее название разности потенциалов. Имейте в виду, что всякий раз, когда указывается напряжение, под ним понимается разность потенциалов между двумя точками. Например, каждая батарея имеет две клеммы, а ее напряжение — это разность потенциалов между ними.По сути, точка, которую вы выбираете как ноль вольт, произвольна. Это аналогично тому факту, что гравитационная потенциальная энергия имеет произвольный ноль, например, на уровне моря или, возможно, на полу лекционного зала.

Таким образом, взаимосвязь между разностью потенциалов (или напряжением) и электрической потенциальной энергией определяется формулой

[латекс] \ boldsymbol {\ Delta V =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ Delta \ textbf {PE}} {q}} [/ latex] [латекс] \ text {and} \ ; \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = \ textbf {q} \ Delta \ textbf {V}}.[/ латекс]

Разность потенциалов и электрическая потенциальная энергия

Связь между разностью потенциалов (или напряжением) и электрической потенциальной энергией определяется по

[латекс] \ boldsymbol {\ Delta V =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ Delta \ textbf {PE}} {q}} [/ latex] [латекс] \ text {and} \ ; \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V}. [/ latex]

Второе уравнение эквивалентно первому.

Напряжение — это не то же самое, что энергия. Напряжение — это энергия на единицу заряда.Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между клеммами аккумулятора), но один хранит гораздо больше энергии, чем другой, поскольку [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V} [/ латекс]. Автомобильный аккумулятор может заряжаться больше, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба аккумулятора — 12 В.

Расчет энергии

Предположим, у вас есть мотоциклетный аккумулятор на 12,0 В, способный обеспечить заряд на 5000 C, и автомобильный аккумулятор на 12,0 В, способный перемещать заряд на 60 000 C.Сколько энергии дает каждый? (Предположим, что числовое значение каждого заряда соответствует трем значащим цифрам.)

Стратегия

Сказать, что у нас батарея 12,0 В, означает, что на ее выводах разность потенциалов составляет 12,0 В. Когда такая батарея перемещает заряд, она пропускает заряд через разность потенциалов 12,0 В, и заряд получает изменение потенциальной энергии, равное [латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V}. . [/ латекс]

Итак, чтобы найти выходную энергию, мы умножаем перемещенный заряд на разность потенциалов.

Решение

Для аккумулятора мотоцикла: [latex] \ boldsymbol {q = 5000 \; \ textbf {C}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {\ Delta V = 12.0 \; \ textbf {V}} [/ latex ]. Суммарная энергия, отдаваемая аккумулятором мотоцикла, составляет

ед.

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} _ {\ textbf {cycle}}} & \ boldsymbol {(5000 \; \ textbf {C}) (12.0 \; \ textbf {V})} \\ [1em] & \ boldsymbol {(5000 \; \ textbf {C}) (12.0 \; \ textbf {J} / \ textbf {C}) } \\ [1em] & \ boldsymbol {6.5 \; \ textbf {J}} \ end {array} [/ latex]

Обсуждение

Хотя напряжение и энергия связаны, это не одно и то же. Напряжения батарей одинаковы, но энергия, подаваемая каждым из них, совершенно разная. Также обратите внимание, что когда аккумулятор разряжается, часть его энергии используется внутри, а напряжение на его клеммах падает, например, когда фары тускнеют из-за низкого заряда автомобильного аккумулятора. Энергия, подаваемая батареей, по-прежнему рассчитывается, как в этом примере, но не вся энергия доступна для внешнего использования.

Обратите внимание, что энергии, вычисленные в предыдущем примере, являются абсолютными значениями. Изменение потенциальной энергии для аккумулятора отрицательное, так как он теряет энергию. Эти батареи, как и многие другие электрические системы, действительно перемещают отрицательный заряд — в частности, электроны. Батареи отталкивают электроны от своих отрицательных выводов (A) через любую задействованную схему и притягивают их к своим положительным выводам (B), как показано на рисунке 2. Изменение потенциала составляет [латекс] \ boldsymbol {\ Delta V = V _ {\ textbf {B}} — V _ {\ textbf {A}} = +12 \; \ textbf {V}} [/ latex] и заряд [латекс] \ boldsymbol {q} [/ latex] отрицательный, так что [ latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V} [/ latex] отрицательно, что означает, что потенциальная энергия батареи уменьшилась, когда [latex] \ boldsymbol {q} [/ latex] переместился из От А до Б.

Рисунок 2. Аккумулятор перемещает отрицательный заряд от отрицательной клеммы через фару к ее положительной клемме. Соответствующие комбинации химикатов в батарее разделяют заряды, так что отрицательный вывод имеет избыток отрицательного заряда, который отталкивается им и притягивается к избыточному положительному заряду на другом выводе. С точки зрения потенциала положительный вывод находится под более высоким напряжением, чем отрицательный. Внутри аккумулятора движутся как положительные, так и отрицательные заряды.

Сколько электронов проходит через фару каждую секунду?

Когда от автомобильного аккумулятора на 12,0 В работает одна фара мощностью 30,0 Вт, сколько электронов проходит через нее каждую секунду?

Стратегия

Чтобы узнать количество электронов, мы должны сначала найти заряд, который переместился за 1,00 с. Перемещаемый заряд связан с напряжением и энергией через уравнение [латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V} [/ latex]. Лампа мощностью 30,0 Вт потребляет 30,0 джоулей в секунду. Поскольку батарея теряет энергию, мы имеем [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = -30.0 \; \ textbf {J}} [/ latex] и, поскольку электроны переходят от отрицательного вывода к положительному, мы видим, что
[latex] \ boldsymbol {\ Delta V = +12.0 \; V} [/ латекс].

Решение

Чтобы найти перемещенный заряд [latex] \ boldsymbol {q} [/ latex], мы решаем уравнение [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V} [/ latex]:

[латекс] \ boldsymbol {q =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ Delta \ textbf {PE}} {\ Delta V}}. [/ Latex]

Вводя значения для [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {V}} [/ latex], получаем

[латекс] \ boldsymbol {q =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {-30.{19} \; \ textbf {электроны.}} [/ Latex]

Обсуждение

Это очень большое количество. Неудивительно, что мы обычно не наблюдаем отдельные электроны, так много которых присутствует в обычных системах. Фактически, электричество использовалось в течение многих десятилетий, прежде чем было установлено, что движущиеся заряды во многих обстоятельствах были отрицательными. Положительный заряд, движущийся в направлении, противоположном отрицательному, часто производит идентичные эффекты; это затрудняет определение того, что движется или оба движутся.

Энергия, приходящаяся на один электрон, очень мала в макроскопических ситуациях, подобных тому, что было в предыдущем примере — крошечная доля джоуля. Но в субмикроскопическом масштабе такая энергия, приходящаяся на частицу (электрон, протон или ион), может иметь большое значение. Например, даже крошечной доли джоуля может быть достаточно, чтобы эти частицы разрушили органические молекулы и повредили живые ткани. Частица может нанести ущерб при прямом столкновении или может создать вредные рентгеновские лучи, которые также могут нанести ущерб.Полезно иметь единицу энергии, относящуюся к субмикроскопическим эффектам. На рисунке 3 показана ситуация, связанная с определением такой единицы энергии. Электрон ускоряется между двумя заряженными металлическими пластинами, как это могло бы быть в телевизионной лампе или осциллографе старой модели. Электрону придается кинетическая энергия, которая позже преобразуется в другую форму — например, в свет в телевизионной трубке. (Обратите внимание, что спуск для электрона означает подъем для положительного заряда.) Поскольку энергия связана с напряжением соотношением [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ textbf {PE} = q \ Delta V} [/ latex], мы можем думать о джоуль как кулон-вольт.

Рис. 3. Типичная электронная пушка ускоряет электроны, используя разность потенциалов между двумя металлическими пластинами. Энергия электрона в электрон-вольтах численно равна напряжению между пластинами. Например, разность потенциалов 5000 В производит электроны 5000 эВ.

В субмикроскопическом масштабе удобнее определять единицу энергии, называемую электрон-вольт (эВ), которая представляет собой энергию, передаваемую фундаментальному заряду, ускоренному через разность потенциалов в 1 В.{-19} \; \ textbf {J}.} \ End {array} [/ latex]

Электрону, ускоренному через разность потенциалов 1 В, придается энергия 1 эВ. Отсюда следует, что электрону, ускоренному до 50 В, дается 50 эВ. Разность потенциалов 100 000 В (100 кВ) даст электрону энергию 100 000 эВ (100 кэВ) и так далее. Точно так же ион с двойным положительным зарядом, ускоренный до 100 В, получит энергию 200 эВ. Эти простые соотношения между ускоряющим напряжением и зарядами частиц делают электрон-вольт простой и удобной единицей энергии в таких обстоятельствах.

Соединения: блоки энергии

Электрон-вольт (эВ) — наиболее распространенная единица измерения энергии для субмикроскопических процессов. Это будет особенно заметно в главах, посвященных современной физике. Энергия настолько важна для многих предметов, что существует тенденция определять специальные единицы энергии для каждой основной темы. Например, калории для получения энергии из пищи, киловатт-часы для электроэнергии и термы для энергии природного газа.

Электрон-вольт обычно используется в субмикроскопических процессах — химическая валентная энергия, молекулярная и ядерная энергия связи входят в число величин, часто выражаемых в электрон-вольтах.Например, для разрушения некоторых органических молекул требуется около 5 эВ энергии. Если протон ускоряется из состояния покоя через разность потенциалов 30 кВ, ему дается энергия 30 кэВ (30 000 эВ), и он может разбить до 6000 этих молекул [латекс] \ boldsymbol {(30 000 \; \ textbf {эВ} \ div 5 \; \ textbf {эВ на молекулу} = 6000 \; \ textbf {молекулы})} [/ латекс]. Энергия ядерного распада составляет порядка 1 МэВ (1000000 эВ) на событие и, таким образом, может нанести значительный биологический ущерб.

Полная энергия системы сохраняется, если нет чистого добавления (или вычитания) работы или теплопередачи. Для консервативных сил, таких как электростатическая сила, закон сохранения энергии утверждает, что механическая энергия постоянна.

Механическая энергия — это сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы; то есть [латекс] \ boldsymbol {\ textbf {KE} + \ textbf {PE} = \ textbf {constant}} [/ latex]. Потеря ПЭ заряженной частицы становится увеличением ее КЭ.Здесь PE — электрическая потенциальная энергия. Сохранение энергии выражается в форме уравнения как

[латекс] \ boldsymbol {\ textbf {KE} + \ textbf {PE} = \ textbf {constant}} [/ latex]

или

[латекс] \ boldsymbol {\ textbf {KE} _ {\ textbf {i}} + \ textbf {PE} _ {\ textbf {i}} = \ textbf {KE} _ {\ textbf {f}} + \ textbf {PE} _ {\ textbf {f}},} [/ latex]

, где i и f обозначают начальные и конечные условия. Как мы уже много раз выясняли, учет энергии может дать нам понимание и облегчить решение проблем.

Электрическая потенциальная энергия, преобразованная в кинетическую энергию

Рассчитайте конечную скорость свободного электрона, ускоренного из состояния покоя через разность потенциалов 100 В. (Предположим, что это числовое значение имеет точность до трех значащих цифр).

Стратегия

У нас есть система, в которой действуют только консервативные силы. 2} {2}}.6 \; \ textbf {m} / \ textbf {s}} \ end {array}. [/ Latex]

Обсуждение

Обратите внимание, что и заряд, и начальное напряжение отрицательны, как показано на рисунке 3. Из обсуждений в главе 18 «Электрический заряд и электрическое поле» мы знаем, что электростатические силы, действующие на мелкие частицы, обычно очень велики по сравнению с силой тяжести. Большая конечная скорость подтверждает, что гравитационная сила здесь действительно незначительна. Большая скорость также указывает на то, насколько легко ускорить электроны с помощью малых напряжений из-за их очень малой массы.В электронных пушках обычно используются напряжения, намного превышающие 100 В. Эти более высокие напряжения вызывают настолько большие скорости электронов, что необходимо учитывать релятивистские эффекты. Вот почему в этом примере рассматривается (точно) низкое напряжение.

Электрический потенциал — это потенциальная энергия на единицу заряда.
Разность потенциалов между точками A и B, [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {B}} -V _ {\ textbf {A}}} [/ latex], определяемая как изменение потенциальной энергии заряда [латекс] \ boldsymbol {q} [/ latex], перемещенный от A к B, равен изменению потенциальной энергии, деленному на заряд. Разность потенциалов обычно называется напряжением и обозначается символом
[латекс] \ boldsymbol {\ Дельта \ textbf {V}} [/ латекс].{-19} \; \ textbf {J}.} \ End {array} [/ latex]
Механическая энергия — это сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы, то есть [латекс] \ boldsymbol {\ textbf {KE} + \ textbf {PE}} [/ latex]. Эта сумма постоянна.

Концептуальные вопросы

1: Напряжение — это обычное слово для обозначения разности потенциалов. Какой термин является более описательным, напряжение или разность потенциалов?

2: Если напряжение между двумя точками равно нулю, можно ли перемещать тестовый заряд между ними при нулевой работе сети? Обязательно ли это делать без применения силы? Объяснять.

3: Какая связь между напряжением и энергией? Точнее, какова взаимосвязь между разностью потенциалов и электрической потенциальной энергией?

4: Напряжение всегда измеряется между двумя точками. Почему?

5: Как связаны единицы вольт и электронвольт? Чем они отличаются?

Задачи и упражнения

1: Найдите отношение скоростей электрона и отрицательного иона водорода (тот, у которого есть дополнительный электрон), ускоренных одним и тем же напряжением, при условии, что конечные скорости нерелятивистские.{-27} \; \ textbf {кг}} [/ латекс]. (а) Вычислите его кинетическую энергию в джоулях при 2,00% скорости света. (б) Что это в электрон-вольтах? (c) Какое напряжение потребуется для получения этой энергии?

4: Integrated Concepts
Однозарядные ионы газа ускоряются из состояния покоя за счет напряжения 13,0 В. При какой температуре средняя кинетическая энергия молекул газа будет такой же, как у этих ионов?

5: Комплексные концепции
Считается, что температура около центра Солнца составляет 15 миллионов градусов Цельсия [латекс] \ boldsymbol {(1.{\ circ} \ textbf {C})} [/ латекс]. Через какое напряжение должен быть ускорен однозарядный ион, чтобы он имел такую же энергию, как средняя кинетическая энергия ионов при этой температуре?

6: Комплексные концепции
(a) Какова средняя выходная мощность дефибриллятора сердца, который рассеивает 400 Дж энергии за 10,0 мс? (б) Учитывая высокую выходную мощность, почему дефибриллятор не вызывает серьезных ожогов?

7: Integrated Concepts
Молния ударяет по дереву, перемещая 20.{\ circ} \ textbf {C}} [/ латекс]. (а) Насколько заряжен аккумулятор? (б) Сколько электронов течет в секунду, если для разогрева формулы требуется 5,00 мин? (Подсказка: предположите, что удельная теплоемкость детской смеси примерно такая же, как удельная теплоемкость воды.)

9: Integrated Concepts
В автомобиле с батарейным питанием используется система напряжением 12,0 В. Найдите заряд, который батареи должны быть в состоянии двигаться, чтобы разогнать автомобиль весом 750 кг от состояния покоя до 25,0 м / с, заставить его взобраться на [латексный] \ boldsymbol {2.{-12} \; \ textbf {m}} [/ latex], найдя напряжение одного на этом расстоянии и умножив на заряд другого. (б) При какой температуре атомы газа будут иметь среднюю кинетическую энергию, равную этой необходимой электрической потенциальной энергии?

11: Необоснованные результаты
(a) Найдите напряжение около металлической сферы диаметром 10,0 см, на которой имеется 8,00 C избыточного положительного заряда. б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

12: Создайте свою проблему
Рассмотрим аккумулятор, используемый для подачи энергии в сотовый телефон.Постройте задачу, в которой вы определяете энергию, которая должна быть предоставлена аккумулятором, а затем вычисляете количество заряда, которое он должен иметь возможность перемещать, чтобы обеспечить эту энергию. Среди прочего следует учитывать потребность в энергии и напряжение батареи. Возможно, вам придется заглянуть в будущее, чтобы интерпретировать номинальные характеристики батареи в ампер-часах производителя как энергию в джоулях.

Глоссарий

электрический потенциал: потенциальная энергия на единицу заряда

разность потенциалов (или напряжение): изменение потенциальной энергии заряда, перемещенного из одной точки в другую, деленное на заряд; единицы разности потенциалов — джоули на кулон, известные как

электрон-вольт: энергия, отдаваемая фундаментальному заряду, ускоренному через разность потенциалов в один вольт

механическая энергия: сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы; эта сумма постоянна

Решения

Задачи и упражнения

1: 42.{12} \; \ textbf {V}} [/ латекс]

(b) Это напряжение очень высокое. Сфера диаметром 10,0 см никогда не сможет выдержать такое напряжение; он бы разрядился.

Электрическая потенциальная энергия — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Определите работу, совершаемую электрической силой
Определить электрическую потенциальную энергию
Применять рабочую и потенциальную энергию в системах с электрическими зарядами

Когда свободный положительный заряд q ускоряется электрическим полем, ему придается кинетическая энергия ((Рисунок)).Этот процесс аналогичен ускорению объекта гравитационным полем, как если бы заряд спускался с электрического холма, где его электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, хотя, конечно, источники сил очень разные. Давайте исследуем работу, совершаемую электрическим полем над зарядом q в этом процессе, чтобы мы могли разработать определение электрической потенциальной энергии.

Заряд, ускоренный электрическим полем, аналогичен массе, спускающейся с холма.В обоих случаях потенциальная энергия уменьшается с увеличением кинетической энергии. Работа выполняется силой, но поскольку эта сила консервативна, мы можем писать.

Электростатическая или кулоновская сила является консервативной, что означает, что работа, проделанная на q , не зависит от пройденного пути, как мы продемонстрируем позже. Это в точности аналог силы тяжести. Когда сила консервативна, можно определить потенциальную энергию, связанную с силой. Обычно легче работать с потенциальной энергией (потому что она зависит только от положения), чем рассчитывать работу напрямую.

Чтобы показать это явно, рассмотрим электрический заряд, зафиксированный в начале координат, и переместим другой заряд к q таким образом, чтобы в каждый момент приложенная сила точно уравновешивала электрическую силу на Q ((рисунок)). Работа, совершаемая силой, приложенной к заряду Q , изменяет потенциальную энергию Q . Мы называем эту потенциальную энергию электрической потенциальной энергией Q .

Смещение «пробного» заряда Q при наличии фиксированного «исходного» заряда q .

Работа, совершаемая приложенной силой, когда частица перемещается из в, может быть вычислена с помощью

Поскольку приложенная сила уравновешивает электрическую силу на Q , две силы имеют равную величину и противоположные направления. Следовательно, приложенная сила составляет

, где мы определили положительное значение, указывающее от начала координат, а r — это расстояние от начала координат. Направления как смещения, так и приложенной силы в системе на (Рисунок) параллельны, и, таким образом, работа, выполняемая в системе, является положительной.

Мы используем букву U для обозначения электрической потенциальной энергии, которая измеряется в джоулях (Дж). Когда консервативная сила выполняет отрицательную работу, система получает потенциальную энергию. Когда консервативная сила выполняет положительную работу, система теряет потенциальную энергию. В системе на (Рисунок) кулоновская сила действует в направлении, противоположном смещению; поэтому работа отрицательная. Однако мы увеличили потенциальную энергию в двухзарядной системе.

Проверьте свое понимание Если Q имеет массу, равную скорости Q при

В этом примере работа W , выполняемая для ускорения положительного заряда из состояния покоя, является положительной и является результатом потери в U или отрицательной.Значение для U можно найти в любой точке, взяв одну точку в качестве ориентира и вычислив работу, необходимую для перемещения заряда в другую точку.

Электрическая потенциальная энергия

Работа W , выполненная для ускорения положительного заряда из состояния покоя, является положительной и возникает в результате потери U или отрицательной. Математически

Гравитационная потенциальная энергия и электрическая потенциальная энергия совершенно аналогичны. Потенциальная энергия учитывает работу, выполняемую консервативной силой, и дает дополнительное понимание энергии и преобразования энергии без необходимости иметь дело с силой напрямую.Например, гораздо более распространено использование концепции электрической потенциальной энергии, чем непосредственное рассмотрение кулоновской силы в реальных приложениях.

В полярных координатах с q в начале координат и Q , расположенным в r , вектор элемента смещения равен, и, таким образом, работа становится

Обратите внимание, что этот результат зависит только от конечных точек и в остальном не зависит от выбранного пути. Чтобы изучить это дальше, сравните путь к с путем на (рисунок).

Сегменты и представляют собой дуги окружностей с центром q . Поскольку сила на Q направлена либо в сторону q , либо от нее, сила, уравновешивающая электрическую силу, не совершает никакой работы, поскольку она перпендикулярна смещению вдоль этих дуг. Таким образом, работа выполняется только на отрезке, который идентичен сегменту

Одним из следствий этого расчета работы является то, что, если бы мы пошли по пути, сетевая работа была бы равна нулю ((Рисунок)).Напомним, что так мы определяем, консервативна сила или нет. Следовательно, поскольку электрическая сила связана с электрическим полем посредством, электрическое поле само по себе является консервативным. То есть

Обратите внимание, что Q — постоянная величина.

Замкнутый путь в электрическом поле. Чистая работа вокруг этого пути равна нулю.

Другое значение состоит в том, что мы можем определить электрическую потенциальную энергию. Напомним, что работа, совершаемая консервативной силой, также выражается как разница в потенциальной энергии, соответствующей этой силе.Таким образом, работу по переносу заряда из опорной точки в интересующую можно записать как

и, согласно (Рисунок), разница в потенциальной энергии пробного заряда Q между двумя точками составляет

Следовательно, мы можем записать общее выражение для потенциальной энергии двух точечных зарядов (в сферических координатах):

Мы можем принять второй член за произвольный постоянный эталонный уровень, который служит нулевым эталоном:

Удобный выбор ссылки, основанный на нашем здравом смысле, состоит в том, что, когда два заряда бесконечно далеко друг от друга, между ними нет взаимодействия.(Вспомните обсуждение эталонной потенциальной энергии в книге «Потенциальная энергия и сохранение энергии».) Принятие потенциальной энергии этого состояния равной нулю исключает член из уравнения (точно так же, как когда мы говорим, что земля является нулевой потенциальной энергией в гравитационной потенциальной энергии задача), а потенциальная энергия Q , когда он отделен от q расстоянием r , принимает вид

Эта формула симметрична относительно q и Q , поэтому ее лучше всего описать как потенциальную энергию двухзарядной системы.

Согласно закону Кулона силы, возникающие из-за нескольких зарядов на испытательном заряде Q , накладываются друг на друга; они могут быть рассчитаны индивидуально, а затем добавлены. Это означает, что рабочие интегралы и, следовательно, результирующие потенциальные энергии демонстрируют одинаковое поведение. Чтобы продемонстрировать это, рассмотрим пример сборки системы из четырех зарядов.

Сборка четырех положительных зарядов Найдите объем работы, который внешний агент должен проделать для сборки четырех зарядов в вершинах квадрата со стороной 1.0 см, начиная каждый заряд с бесконечности ((Рисунок)).

Сколько работы необходимо для сборки этой конфигурации заряда?

Стратегия Мы вводим заряды по одному, давая им исходные местоположения в бесконечности и вычисляя работу, чтобы доставить их из бесконечности в их конечное местоположение. Делаем это в порядке увеличения заряда.

Решение Шаг 1. Сначала довести заряд до ориджина. Так как других зарядов на конечном расстоянии от этого заряда еще нет, работа по выводу его из бесконечности не выполняется,

Шаг 2.Удерживая заряд в исходной точке, переместите заряд в ((Рисунок)). Теперь приложенная сила должна работать против силы, создаваемой зарядом, зафиксированным в начале координат. Проделанная работа равна изменению потенциальной энергии заряда:

Шаг 2. Работайте, чтобы вывести заряд из бесконечности.

Шаг 3. Удерживая заряды и закрепив на своих местах, внести заряд в ((рисунок)). Работа, проделанная на этом этапе, составляет

Шаг 3. Работа по выводу заряда из бесконечности.

Шаг 4. Наконец, удерживая первые три заряда на своих местах, поднесите заряд к ((Рисунок)). Здесь проделано

работ. Шаг 4. Работа по выводу заряда из бесконечности.

Следовательно, общая работа, выполняемая приложенной силой при сборке четырех зарядов, равна сумме работы по перемещению каждого заряда из бесконечности в его конечное положение:

Значение Работа над каждым зарядом зависит только от его попарного взаимодействия с другими зарядами.Нет необходимости рассматривать более сложные взаимодействия; работа над третьим зарядом зависит только от его взаимодействия с первым и вторым зарядами, взаимодействие между первым и вторым зарядами не влияет на третий.

Проверьте свое понимание Является ли электрическая потенциальная энергия двух точечных зарядов положительной или отрицательной, если заряды одного знака? Противоположные знаки? Как это соотносится с работой, необходимой для сближения зарядов из бесконечности?

положительный, отрицательный, и эти количества такие же, как работа, которую вам нужно будет проделать, чтобы перенести заряды из бесконечности

Обратите внимание, что электрическая потенциальная энергия положительна, если два заряда одного типа, положительного или отрицательного, и отрицательная, если два заряда имеют противоположные типы.Это имеет смысл, если вы думаете об изменении потенциальной энергии, когда вы приближаете два заряда или отдаете их друг от друга. В зависимости от относительных типов зарядов вам, возможно, придется работать с системой, или система будет работать с вами, то есть ваша работа будет либо положительной, либо отрицательной. Если вам нужно произвести положительную работу с системой (фактически подтолкнуть заряды ближе), тогда энергия системы должна увеличиться. Если вы приблизите два положительных заряда или два отрицательных заряда, вы должны произвести положительную работу с системой, которая повысит их потенциальную энергию.Поскольку потенциальная энергия пропорциональна 1/ r , потенциальная энергия возрастает, когда r опускается между двумя положительными или двумя отрицательными зарядами.

С другой стороны, если вы приближаете положительный и отрицательный заряды, вы должны выполнять отрицательную работу с системой (заряды тянут вас), что означает, что вы забираете энергию из системы. Это снижает потенциальную энергию. Поскольку потенциальная энергия отрицательна в случае пары положительного и отрицательного зарядов, увеличение 1/ r делает потенциальную энергию более отрицательной, что аналогично уменьшению потенциальной энергии.

Результат из (Рисунок) может быть распространен на системы с любым произвольным количеством зарядов. В этом случае удобнее всего записать формулу как

Коэффициент 1/2 учитывает двойное сложение каждой пары зарядов.

Сводка

Работа, выполняемая для перемещения заряда из точки A в B в электрическом поле, не зависит от пути, и работа вокруг замкнутого пути равна нулю. Следовательно, электрическое поле и электрическая сила консервативны.
Мы можем определить электрическую потенциальную энергию, которая равна между точечными зарядами, при этом нулевой отсчет считается находящимся на бесконечности.
Для электрической потенциальной энергии действует принцип суперпозиции; потенциальная энергия системы нескольких зарядов — это сумма потенциальных энергий отдельных пар.

Концептуальные вопросы

Была бы электрическая потенциальная энергия значимой, если бы электрическое поле не было консервативным?

№Мы можем определить потенциальные энергии только для консервативных полей.

Почему нам нужно проявлять осторожность в отношении работы, выполненной на системе, в сравнении с работой, выполненной системой в расчетах?

Влияет ли порядок, в котором мы собираем систему точечных начислений, на общую выполненную работу?

Нет, хотя некоторые порядки проще вычислить.

Проблемы

а.
г.

Для образования атома водорода протон фиксируется в точке, а электрон переносится издалека на расстояние, равное среднему расстоянию между протоном и электроном в атоме водорода.Сколько работы сделано?

(a) Какова средняя выходная мощность дефибриллятора сердца, который рассеивает 400 Дж энергии за 10,0 мс? (б) Учитывая высокую выходную мощность, почему дефибриллятор не вызывает серьезных ожогов?

Глоссарий

электрическая потенциальная энергия: потенциальная энергия, запасенная в системе заряженных объектов за счет зарядов

— Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это способность выполнять работу или накопленная энергия.Есть разные виды потенциальная энергия. Например:

Химический потенциал Энергия — например, бензин, аккумуляторы
Электрический Потенциал Энергия — например, напряжение
Упругий потенциал Энергия — например, пружины
Гравитационная потенциальная энергия — например, работа, сделанная кем-либо или против сила тяжести.

Нашим символом потенциальной энергии будет полиэтилен. Иногда вы увидите символ U используется для потенциальной энергии.Нижний индекс будет обозначать тип. Например, потенциальная энергия гравитации будет равна PE _г или U _г . Потенциальная энергия всегда относительно другой потенциальной поверхности. Например, гравитационная потенциальная энергия может быть выбрана для высоты над землей, над столом или в любой нижней точке, которую мы назовем h = 0. Для наших обсуждений здесь мы поговорим о двух формах механического Потенциальная энергия: гравитационная потенциальная энергия и упругая потенциальная энергия.

Гравитационная потенциальная энергия — это энергия, доступная объекту из-за положение объекта относительно заданной точки (высота над поверхностью). Это энергия, доступная ему, если гравитация воздействует на объект. Напомним, что Work = Ф · г . Поскольку сила, необходимая для подъема объекта с постоянной скоростью, равна его весу, мг и расстояние — это высота объекта, мы говорим, что гравитационная потенциальная энергия, PE _g или U _g = mgh.

Пример: что такое PE _г коробки 5 кг, сидящей на полка 2 метра над полом? Сверху ПЭ _г = mgh =

(5 кг) (9,8 м / с ²) (2 м) = 98 Джоули.

Еще один пример того, как вычисляется гравитационная потенциальная энергия. относительно заданного положения:

Упругая потенциальная энергия — это энергия, доступная в упругом устройстве, таком как пружина, резинка, супербол или эластичный шнур. Для начала нам нужно знать закон Гука: расстояние, на которое смещается пружина, пропорционально силе, приложенной к пружине, или

F _p = — к х,

, где k — жесткость пружины (в Н / м), а x — смещение пружина в метрах.Сила отрицательная, потому что возвращающая сила всегда будет противоположной направлению смещения пружины. Чтобы вычислить жесткость пружины, мы выполняем закон Гука Экспериментируйте. Как только мы узнаем жесткость пружины k, мы сможем найти упругая потенциальная энергия прямо.

Физический алфавит …

кг

Нижний регистр букв	верхний case Letters	Греческие буквы * и их имена			Сокращенное обозначение уравнения для физической величины	Символ единицы	С.I. Префикс и его значение NB оно всегда предшествует символу единицы
а	А	α	Α	альфа	А = площадь A = нуклон число (атомная масса) a = ускорение а = Константа Вейна a = альфа-частица		а = атто	х 10 ^-18
б	B	β	Β	бета	B = плотность магнитного потока б = бета-частица	B = звонок (интенсивность звука) Бк = беккерель (активность)
c	C	χ	Χ	χ	С = емкость c = скорость света c = удельная теплоемкость	^o С = градус Цельсия (температура)	c = сенти	х 10 ^-2
d	D	δ	Δ	δ	д = диаметр d = расстояние D = расстояние от экрана с рисунком бахромы D = поглощенная доза Δ = изменение в δ = небольшое изменение	D = диоптрия (оптическая сила линзы) дБ = децибел (интенсивность звука)	д = деци da = дека (или дека)	х 10 ^-1 х 10 ¹
е	E	ε	Ε	ε	e = заряд электрона E = энергия E _k = кинетическая энергия E = напряженность электрического поля E = модуль Юнга ε = ЭДС ε = деформация растяжения ε _o = диэлектрическая проницаемость свободного пространства	эВ = электрон-вольт (энергия)	E = exa	х 10 ¹⁸
ж	F	φ	Φ	фи	F = усилие f = частота f = фокусное расстояние f _e = фокусное расстояние линзы окуляра f _o = фокусное расстояние линзы объектива Φ = поток φ = работа выхода	F = фарад (емкость)	f = femto	х 10 ^-15
грамм	грамм	γ	Γ	гамма	g = напряженность гравитационного поля g = ускорение свободного падения G = гравитационная постоянная G = проводимость γ = гамма-луч	Гр = серый (поглощенная доза)	G = гига	х 10 ⁹
час	ЧАС	η	Η	эта	h = высота h = постоянная Планка H = эквивалент дозы> H = постоянная Хаббла Η = коэффициент вязкости	H = Генри (индуктивность) Гц = герц (частота)	h = гектар	х 10 ²
я	я	ι	Ι	йота	I = текущий I ₀ = пиковый ток I = интенсивность звука I = момент инерции
j	J	θ	Θ	тета	Дж = плотность тока Дж = момент инерции Θ = угол	Дж = джоуль (энергия)
k	K	κ	Κ	каппа	k = постоянная Больцмана k = жесткость пружины	K = кельвин (абсолютная температура) кг = килограмм (масса)	k =	x 10 ³
л	L	λ	Λ	лямбда	л = длина l = удельная скрытая теплоемкость λ = длина волны λ = постоянная распада L = собственная индуктивность L = угловой момент ln = натуральный логарифм журнал = журнал по основанию 10	л = литр (= 1000 см ³) — измерение объема
м	M	м	μ	му	м = масса M = увеличение μ = проницаемость μ = коэффициент трения	м = метр (длина) м ² = квадратный метр (площадь) м ³ = кубический метр (объем)	M = мега m = милли мк = микро	х 10 ⁶ х 10 ^-3 х 10 ^-6
п	N	ν	Ν	nu	N = число N _O = исходный номер N _A = постоянная Авогадро N = количество витков провода n = количество родинок n = порядок дифракции n = количество носителей заряда на единицу объема n = показатель преломления	N = ньютон (сила или вес)	п = нано	х 10 ^-9
о	О	ο	Ο	омикрон	НЕ используется ни для чего — его слишком легко спутать с числом ноль
п	п	π	Π	пи	P = мощность p = давление p = импульс π = 3.14	Па = паскаль (давление)	p = pico P = пета	х 10 ^-12 х 10 ¹⁵
q	Q				Q = заряд Q = тепло энергия Q = качество фактор
р	р	ρ	Ρ	rho	r = радиус R = сопротивление R = молярная газовая постоянная R = реакционная сила ρ = плотность ρ = удельное сопротивление рад = радиан
s	S	σ	Σ	сигма	s = смещение (векторная версия расстояния) s = ширина щели σ = проводимость σ = растягивающее напряжение σ = постоянная Стефана Σ = сумма	с = секунда (время) Зв = зиверт (эквивалент дозы) S = сименс (проводимость)
т	Т	τ	Τ	тау	t = время T = температура T = период формы волны T _1/2 = период полураспада T _E = эффективный период полураспада T _B = блогический период полураспада T _P = физический период полураспада	T = тесла (плотность магнитного потока)	Т = тера	х 10 ¹²
ты	U	υ	Υ	ипсилон	u = начальная скорость u = расстояние изображения U = U-значение U = внутреннее тепло системы	u = атомная единица массы (масса на атомных уровнях)
v	V				v = скорость v = конечная скорость (при использовании вместе с ‘u’) v = расстояние до изображения V = объем В = разность потенциалов В ₀ = пиковое напряжение	В = вольт (электрический потенциал)
ш	W	ω	Ω	омега	Вт = работа ω = угловая скорость w = ширина бахромы	Ом = Ом (электрическое сопротивление) Вт = ватт (мощность) Вт = Вебер (магнитный поток)
Икс	Икс	χ	Χ	чи	x = ширина X = реактивное сопротивление
у	Y	ξ	Ξ	xi	y = высота		г = йокто Y = yotta	х 10 ^-24 х 10 ²⁴
z	Z	ζ	Ζ	дзета	z = глубина Z = число протонов (атомный номер)		z = zepto Z = дзета	х 10 ^-21 х 10 ²¹

ПРИМЕЧАНИЕ НАСКОЛЬКО ВАЖНА ПЕРЕДАЧА БУКВЫ — УЗНАТЬ ПРИНЯТЫЕ СИМВОЛЫ ОСТОРОЖНО!!!
NB A кандидаты уровня должны: (а) определяют символы, используемые в уравнении и (b) условия, при которых уравнения применяются !!!

Разница между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией (с таблицей) — спросите любую разницу

В мире физики некоторые термины настолько популярны и распространены, что неспециалист должен понимать эти термины.Электрический потенциал и электрическая потенциальная энергия — два таких термина. Для электрика важнее всего то, что эти два термина имеют более важное значение. В то время как первое относится к количеству проделанной работы, второе относится к количеству вложенной энергии. Следовательно, первое рассчитывается в вольтах, а второе — в джоулях.

Электрический потенциал и электрическая потенциальная энергия

Разница между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией заключается в том, что в области физики электрический потенциал обычно обозначается аббревиатурой «V.Однако, наоборот, электрическая потенциальная энергия обычно обозначается буквой «U» в физике. Электрический потенциал называется многими именами, такими как падение потенциала, электростатический потенциал и потенциал электрического поля.

Количество или числовое значение работы, необходимой для переноса одной заряженной частицы, содержащей положительный заряд, из бесконечности в заданное место, определяется как электрический потенциал. Вольт считается единицей СИ для измерения электрического потенциала. Количественное значение электрического потенциала — единственное, что имеет значение.В результате величина скалярная. В электрическом потенциале учитывается только один единичный положительный заряд.

Количество энергии, необходимое для движения частицы, несущей заряд в направлении, противоположном электрическому полю, известно как электрическая потенциальная энергия. Хотя электрическая потенциальная энергия измеряется против направления электрического поля, это скалярное число, потому что оно не зависит от него. Набор единичных зарядов рассматривается в электрической потенциальной энергии, которая может быть положительной или отрицательной.

Таблица сравнения электрического потенциала и электрической потенциальной энергии

Параметры сравнения	Электрический потенциал	Электрический потенциал Энергия
Определение количества	положительной работы заряд единицы стоимости от бесконечности до определенной точки.	Количество энергии, необходимое, когда заряженная частица движется против направления электрического поля.
Обозначено	Обозначено как V	Обозначено как U
Единица СИ	Единица СИ — Вольт	Единица СИ — Джоуль
Тип количества
Заряды	Один положительный заряд единичной стоимости.	Набор удельных зарядов.

Что такое электрический потенциал?

Количество труда, необходимое для получения положительного заряда единичной стоимости из бесконечности в заданное место, определяется как электрический потенциал.В области физики электрический потенциал обычно обозначается буквой «V».

Вольт — международная стандартная единица измерения электрического потенциала (СИ). Электрический потенциал не имеет направления, но имеет величину. В результате это скалярная величина. В электрическом потенциале учитывается только один положительный заряд единичной стоимости.

Потенциальная капля, электростатический потенциал и потенциал электрического поля — все это термины, используемые для описания электрического потенциала. Электростатический потенциал или электрический потенциал — это градиент электростатического поля или электрического поля.Электрическое поле — это величина, которая является вектором. Однако электрический потенциал — это скаляр.

Что такое потенциальная электрическая энергия?

Количество энергии, необходимое для переноса заряженной частицы в направлении, противоположном направлению присутствия электрического поля, описывается как электрическая потенциальная энергия. В физических приложениях электрическая потенциальная энергия обычно обозначается аббревиатурой «U». Совокупность единичных зарядов, которые могут быть положительными или отрицательными, учитываются в «U», или в электрической потенциальной энергии, или, как правило, в потенциальной энергии.

Джоуль считается единицей СИ для единицы измерения «U», или потенциальной энергии, или всемирной стандартной единицей. Хотя электрическая потенциальная энергия количественно выражается с точки зрения движения в направлении, противоположном направлению поля электричества. Это скалярное число, потому что оно не зависит от направления.

Электрическая потенциальная энергия прекрасно описывает электрические поля изменяющихся во времени систем потенциальной энергии. Существуют аналогичные термины, такие как электростатическая потенциальная энергия.Этот термин относится к системам постоянной во времени потенциальной энергии в электрических полях.

Основные различия между электрическим потенциалом и электрическим потенциалом Энергия

Электрический потенциал или падение потенциала определяется как объем работы, выполняемой для переноса или перемещения положительного или положительного заряда числового значения 1 из бесконечности в определенную точку. Однако электрическая потенциальная энергия обычно описывается как числовое значение или количество энергии, необходимое, когда заряженная частица движется против направления электрического поля.
В мире физики электрический потенциал обычно обозначается как «V». С другой стороны, в приложениях физики электрическая потенциальная энергия обычно обозначается как «U».
Международная стандартная единица измерения падения потенциала или электрического потенциала в системе СИ — вольт. С другой стороны, международной стандартной единицей или единицей СИ потенциальной электрической энергии или «Ue» является джоуль.
Падение потенциала или электрический потенциал не зависит от направления. Однако это только величина.Следовательно, это скалярная величина. Напротив, хотя электрическая потенциальная энергия измеряется посредством движения против направления электрического поля, но она не зависит от него и, таким образом, является скалярной величиной.
В электрическом потенциале учитывается только один положительный заряд единичной стоимости. С другой стороны, в электрической потенциальной энергии рассматривается набор единичных зарядов. Они могут быть положительными или отрицательными. Заключение

Заключение

Некоторые физические термины настолько хорошо известны и широко используются, что даже непрофессионалы должны быть в состоянии их понять.Два таких слова — электрический потенциал и электрическая потенциальная энергия.

Самое главное, что для электрика эти две фразы крайне важны. Первый относится к количеству выполненных работ, а второй — к количеству затраченной энергии. В результате первое измеряется в вольтах, а второе — в джоулях.

Величина усилия, необходимого для передачи положительного единичного заряда в электрическом поле, называется электрическим потенциалом. Этот заряд перемещается из бесконечности в единственную точку.С другой стороны, электрическая потенциальная энергия — это количество или числовое значение энергии, которое требуется для перемещения любого заряда против направления электрического поля.

Ссылки

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JA085iA02p00664
https://open.metu.edu.tr/handle/11511/16445

Что такое разница Между работой и потенциальной энергией?

Принцип энергии работы — одна из главных идей вводных курсов физики.Он настолько велик, что презентация в учебнике может немного запутать — но это не должно быть так.

Как в учебниках вводится принцип работы и энергии?

Я не просмотрел все вводные учебники, но похоже, что все они построены в одном стиле. О, это для курса физики, основанной на алгебре. Это означает отсутствие интеграции и точечных продуктов.

Вот как они это делают (примерно).

Сохранение энергии. Многие тексты начинаются с таких утверждений, как «энергия не создается и не уничтожается».

Виды энергии. Есть много разных видов энергии: кинетическая, потенциальная, тепловая, химическая.

Определение работы. Работа определяется как способность изменять энергию. Я знаю, что это звучит глупо, но иногда в учебниках есть такие круглые определения. Затем они продолжают каким-то образом определять работу. Обычно это выглядит примерно так:

Просто чтобы вы знали, это прекрасное определение работы.

Неконсервативная работа. Это та часть, к которой стремятся большинство учебников. Это версия принципа работы-энергии.

Неконсервативная работа — это работа, которая зависит от пути. Консервативная работа не зависит от пути. Прекрасный пример неконсервативной работы — это работа, выполняемая трением. Предположим, я толкаю блок по поверхности с трением от точки A до точки B по двум показанным путям.

Работа, проделанная по пути 2, будет больше, чем по пути 1. Однако, если эта работа была сделана под действием силы тяжести (без трения), то работа, проделанная по двум путям, будет зависеть только от начальной и конечной точек.Гравитация консервативна, трение неконсервативно. Почему это важно? Что ж, оказывается, что для любых консервативных сил (таких как гравитация, пружины, электростатика) вы могли бы сделать эту работу потенциалом, а не «работой, выполненной кем-то». Обычно это объясняется в учебниках — возможно, это не лучшее описание.

Особые случаи. А как насчет особых случаев, когда проделанная работа (неконсервативная работа) равна нулю? В этих случаях мы можем просто сказать, что энергия постоянна. Выберите любые две точки в пространстве, и будет верно следующее:

Это не так, но это только для особого случая, когда работа равна нулю.

Другой подход

Почему нам нужен другой подход? Я думаю, что приведенная выше презентация немного бессвязна и сбивает с толку. Вот как я представляю это в классе. Во-первых, две заметки. На мои взгляды на рабочую энергию сильно повлиял учебник «Материя и взаимодействия» (который я считаю потрясающим). Во-вторых, это может вызвать небольшую проблему, если ваш подход не такой, как в учебнике.

Что такое энергия? Энергия — это просто способ взглянуть на мир. Принцип работы-энергии — это математический инструмент, который очень хорошо работает при предсказании и объяснении явлений реального мира.Вот и все. Принцип работы-энергии просто работает (каламбур).

Самый простой вариант принципа работы-энергии — для единственной точечной частицы. Приведенное выше определение работы по-прежнему подходит, но в случае точечной частицы принцип работы-энергии следующий:

Вот и все. Точечная частица может иметь только кинетическую энергию. Примечание: в Matter and Interactions это будет W = ΔE, где — энергия частицы. Эта версия отличается тем, что включает определение энергии, которое также работает на релятивистских скоростях.

Все дело в системе. Если вам нужна потенциальная энергия, вам нужно выбрать систему, которая включает больше, чем просто массу. Рассмотрим шар, выпущенный из состояния покоя у поверхности Земли, который падает на расстояние h .

Гравитационная потенциальная энергия: определение, формула и примеры — видео и стенограмма урока

Почему должен существовать GPE

Откуда мы знаем, что вещи обладают энергией только благодаря своей высоте? Что ж, давайте подумаем о следующем процессе:

Сначала вы поднимаете мяч от земли, пока он не окажется над вашей головой.Затем вы его бросаете. Затем он быстро движется вверх, пока не упадет на землю.

Говорят, что энергия сохраняется, что означает, что ее нельзя создать или уничтожить, ее можно только перемещать из одной формы в другую. Итак, вся энергия, которую мы вкладываем, должна куда-то уходить.

На шаге 1 вы используете энергию мышц, чтобы поднять мяч; ты должен работать. Эта энергия поступает из пищи, которую вы едите, которая изначально пришла от Солнца через пищевую цепочку. Когда вы поднимаете мяч, вы израсходовали эту энергию, поэтому он должен куда-то улететь.Таким образом, мы заключаем, что он хранится внутри шара как GPE.

На шаге 2 вы отпускаете мяч, и он падает. Это доказывает, что энергия действительно хранилась внутри шара, потому что после того, как его выпустили, он внезапно начал двигаться! Мяч набирает кинетическую энергию, или KE, когда падает, все время ускоряясь. Гравитационная потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.

На шаге 3 он достиг земли, но еще не достиг ее.За мгновение до того, как он упадет на землю, мяч находится почти на той высоте, на которой он был до того, как вы его подняли. Он имеет максимальную скорость и, следовательно, максимальный KE. Это означает, что KE, который у него сейчас, равен GPE, который у него был до того, как вы его уронили.

Как только он ударяется о землю, эта кинетическая энергия поглощается Землей двумя способами: в виде тепла, которое рассеивается в земле, и при движении самой Земли (поскольку Земля такая огромная, движения крошечные и их невозможно заметить).

Уравнение для GPE

Вот уравнение для гравитационной потенциальной энергии, измеренной в джоулях или единицах энергии:

GPE = mgh

В этом уравнении м — масса объекта в килограммах, g — это ускорение свободного падения (которое всегда составляет около 9,8 на Земле), а ч — высота объекта над землей, измеренная в метрах.

Земля технически является просто произвольной точкой отсчета.Если вы используете землю как высоту 0, то уравнение скажет вам, сколько GPE имеет объект по отношению к земле. Однако, если вы удалите землю, объект, конечно, упадет дальше к центру Земли.

Итак, вернемся к сценарию с мячом. На этот раз допустим, что вы поднимаете мяч на крышу, прежде чем уронить его. Если высота крыши 18 метров, а вес мяча 0,01 кг, сколько в нем GPE до того, как вы его отпустите?

Запомнив уравнение GPE = mgh , мы вычислим это, написав:

0.01 * 9,8 * 18 = 1,76 Дж.

Это число представляет собой не только количество имеющейся у него потенциальной гравитационной энергии, но и количество энергии, которое потребовалось вам, чтобы поднять мяч на крышу.

Краткое содержание урока

Гравитационная потенциальная энергия — это энергия, которую объект имеет из-за своего положения над Землей, энергия из-за его высоты. Мы знаем, что эта энергия существует, потому что требуется усилие, чтобы поднять объект на высоту, а также потому, что когда мы отпускаем объект, он падает, приобретая кинетической энергии .Гравитационная потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.

Уравнение для гравитационной потенциальной энергии: GPE = mgh , где м, — масса в килограммах, г, — ускорение свободного падения (9,8 на Земле) и ч, — высота над землей. в метрах.

Ключевые термины и их значения

Кинетическая энергия — энергия движения

Сохранение энергии — концепция, согласно которой энергия не может быть создана или уничтожена, а должна храниться и передаваться

Гравитационная потенциальная энергия (GPE ) — энергия, запасаемая в объекте при перемещении объекта на высоту

Результаты обучения

Изучение всей информации этого урока может подготовить вас к:

Охарактеризовать гравитационную потенциальную энергию
Определите, откуда берется гравитационная потенциальная энергия
Решите уравнение GPE = mgh , чтобы определить, сколько гравитационной потенциальной энергии имеет объект

Потенциал и разность потенциалов электрического поля, конденсатор.

Работа в электрическом поле. Потенциал

Работа сил электростатического поля. Понятие потенциала

Понятие потенциала электрического поля

Изображение электрических полей с помощью эквипотенциальных поверхностей

Работа э/стат поля. Потенциал | От урока до экзамена

| Понятие потенциала | Fiziku5

Потенциал электрического поля. Разница потенциалов

Внеклассное мероприятие по физике «Слабое звено» 11 класс

Возможная разница — Физика колледжа, главы 1-17

Сводка

Потенциальная энергия

Электрический потенциал

Возможная разница

Разность потенциалов и электрическая потенциальная энергия

Расчет энергии

Сколько электронов проходит через фару каждую секунду?

Соединения: блоки энергии

Электрическая потенциальная энергия, преобразованная в кинетическую энергию

Концептуальные вопросы

Задачи и упражнения

Глоссарий

Решения

Электрическая потенциальная энергия — Университетская физика, том 2

Цели обучения

Сводка

Концептуальные вопросы

Проблемы

Глоссарий

— Потенциальная энергия

Физический алфавит …

Разница между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией (с таблицей) — спросите любую разницу

Электрический потенциал и электрическая потенциальная энергия

Таблица сравнения электрического потенциала и электрической потенциальной энергии

Что такое электрический потенциал?

Что такое потенциальная электрическая энергия?

Основные различия между электрическим потенциалом и электрическим потенциалом Энергия

Заключение

Ссылки

Что такое разница Между работой и потенциальной энергией?

Как в учебниках вводится принцип работы и энергии?

Другой подход

Гравитационная потенциальная энергия: определение, формула и примеры — видео и стенограмма урока

Почему должен существовать GPE

Уравнение для GPE

Краткое содержание урока

Ключевые термины и их значения

Результаты обучения

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики