ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΜΑΚΡΥΓΙΑΝΝΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ: 3.1.3. Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια.

δυναμική ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο σημειακών ηλεκτρικών φορτίων,

Έστω ακλόνητο ηλεκτρικό φορτίο Q το οποίο δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο, σε ένα σημείο Γ του πεδίου βρίσκεται ένα δοκιμαστικό φορτίo q

Το φορτίο q με την επίδραση της δύναμης F του πεδίου θα κινηθεί από το σημείο Γ στο άπειρο

Άρα η δύναμη του πεδίου παράγει έργο

Ποια σχέση μου δίνει γενικά την δυναμική ηλεκτρική ενέργεια του συστήματος των δυο φορτίων;

Με τι ισούται το έργο της δύναμης του πεδίου για να μεταφερθεί το q από το σημείο Γ στο άπειρο;

Αρα με τι ισούται τελικά η δυναμική ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο σημειακών ηλεκτρικών φορτίων

Δυναμική ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο σημειακών φορτίων ισούται με το πηλίκο του γινομένου των δύο φορτίων προς την απόστασή τους. Δηλαδή:

Σε ποιο φορτίο ανήκει τελικά η ενέργεια αυτή;

Στο q

Ποια είναι η φυσική σημασία της θετικής και ποια της αρνητικής δυναμικής ηλεκτρικής ενέργειας;

αν η δυναμική τους ενέργεια είναι θετική τα φορτία είναι ομώνυμα. Αυτό είναι συνέπεια των απωστικών δυνάμεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους. Επομένως το έργο της δύναμης του πεδίου για τη μεταφορά ενός φορτίου q από το σημείο Γ, στο άπειρο είναι θετικό η παραγόμενο. (Το φορτίο πάει μόνο του στο άπειρο)

αν η δυναμική τους ενέργεια είναι αρνητική, τα φορτία είναι ετερώνυμα Αυτό είναι συνέπεια των ελκτικών δυνάμεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους. Επομένως το έργο της δύναμης του πεδίου για τη μεταφορά ενός φορτίου q από το σημείο Γ, στο άπειρο είναι αρνητικό η καταναλισκόμενο. . (το φορτίο δεν πάει μόνο του στο άπειρο)

3.1.4. Δυναμικό, διαφορά δυναμικού.

Να οριστεί το δυναμικό σε ένα σημείο Γ ηλεκτρικού πεδίου, μονάδες.

Δυναμικό σε ένα σημείο Γ ηλεκτρικού πεδίου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος που εκφράζεται με το πηλίκο της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας που έχει στο σημείο Γ ένα φορτίο q, προς το φορτίο αυτό. Δηλαδή:

Δεύτερος ορισμός του δυναμικού:

Δυναμικό σε ένα σημείο Γ ηλεκτρικού πεδίου ονομάζεται το πηλίκο του έργού που παράγεται από τη δύναμη του πεδίου, κατά τη μεταφορά ενός φορτίου q από το σημείο Γ, στο άπειρο, προς το φορτίο αυτό.

Δηλαδή:

Μονάδα δυναμικού είναι το 1 Volt

Να αποδειχθεί ο τύπος που μου δίνει το δυναμικό ηλεκτροστατικού πεδίου Coulomb. Από τι εξαρτάται το δυναμικό του ηλεκτροστατικού πεδίου Coulomb.

Η δυναμική ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο σημειακών φορτίων ισούται με (1)

Το δυναμικό σε ένα σημείο που οφείλεται σε σημειακό φορτίο δίνεται και από τον τύπο:

Η σχέση αυτή μας λέει ότι το δυναμικό σε ένα σημείο Γ που απέχει απόσταση r από σημειακό ηλεκτρικό φορτίο Q είναι ανάλογη προς το φορτίο Q και αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση.

Να γίνει η γραφική παράσταση του δυναμικού σε συναρτήσει με την απόσταση r από το φορτίο Q

Να οριστεί η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων ηλεκτρικού πεδίου,

Διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων Α και Β ηλεκτρικού πεδίου ονομάζεται το πηλίκο του έργου που παράγεται από το πεδίο, κατά τη μεταφορά, ενός σημειακού ηλεκτρικού φορτίου q, από το σημείο Α στο Β, προς το φορτίο αυτό.

Δηλαδή:

Ποια η μονάδα της διαφοράς δυναμικού στο SI?

1 Volt = 1joule / C

Τι εκφράζει η διάφορα δυναμικού:

Η διάφορα δυναμικού εκφράζει την ενέργεια ανά μονάδα φορτίου

Πως συμβολίζεται η διαφορά δυναμικού και πως αλλιώς ονομάζεται?

Η διάφορα δυναμικού συμβολίζεται με V και ονομάζεται τάση.

Τι προκαλεί η τάση;

Η τάση προκαλεί κίνηση φορτίων (ηλεκτρικό ρεύμα)

Τα θετικά φορτία κινούνται από υψηλό δυναμικό σε χαμηλό

Δύο σημεία Α και Β βρίσκονται σε αποστάσεις r_Α και r_Β από το φορτίο πηγή Q Να υπολογίσετε τον τύπο που μου δiνει τη διαφορά δυναμικού V_ΑΒ

(1)

(2)

Τι γνωρίζεται για το ηλεκτρονιοβόλτ (eV)

Είναι μονάδα ενέργειας

Να υπολογιστεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ δύο παράλληλων μεταλλικών πλακών που βρίσκονται σε απόσταση l και διαφορά δυναμικούV

Βάζουμε δύο παράλληλες μεταλλικές πλάκες σε απόσταση l και τις συνδέουμε με ηλεκτρική πηγή, ώστε μεταξύ τους να υπάρχει διαφορά δυναμικού V. Η μία πλάκα είναι θετικά φορτισμένη και η άλλη αρνητικά. Ανάμεσά τους όπως ξέρουμε δημιουργείται ομογενές ηλεκτρικό πεδίο σταθερής έντασης Ε.

Αν τοποθετήσω ένα θετικό φορτίο + q κοντά στη θετική πλάκα τότε σε αυτό θα του ασκηθεί δύναμη

(1)