אנרגיה פוטנציאלית חשמלית ופוטנציאל חשמלי

מה זו אנרגיה פוטנציאלית חשמלית?

• הגדרה: אנרגיה פוטנציאלית חשמלית היא האנרגיה שצריכה להיות מושקעת כדי להביא זוג מטענים מהאינסוף למצבם הנוכחי.
• סיבות לאנרגיה פוטנציאלית חשמלית: כאשר יש מטענים עם סימן חיובי, הם נמשכים זה לזה, ויש צורך בהשקעת אנרגיה כדי להחזיק אותם במצב מסוים.

נוסחת אנרגיה פוטנציאלית חשמלית

• הנוסחה היא:
  UE = k * (Q1 * Q2) / R
  כאשר:
  • UE = אנרגיה פוטנציאלית חשמלית
  • k = 9 * 10^9
  • Q1, Q2 = המטענים
  • R = המרחק בין המטענים*

סימני המטענים

• יש להציב את המטענים עם הסימנים שלהם, שכן:
  • אנרגיה פוטנציאלית יכולה להיות חיובית או שלילית
  • עבודה חיובית נדרשת כדי להרחיק מטענים חיוביים.
  • עבודה שלילית נדרשת כאשר יש מטען חיובי ומטען שלילי.

דוגמה לחישוב אנרגיה פוטנציאלית

• לדוגמה, אם יש אלקטרון ופרוטון במרחק של 20 סנטימטר:
  • נחשב את האנרגיה לפי הנוסחה, והתוצאה תהיה:
  • UE = -1.15 * 10^-24 ג'אול.*

אנרגיה במערכת מרובת מטענים

• כאשר יש יותר משני מטענים, האנרגיה הפוטנציאלית היא סכום האנרגיות הפוטנציאליות בין כל זוג מטענים.

תרגילים לדוגמה

• תרגיל 1: חישוב אנרגיה פוטנציאלית של מערכת עם שני מטענים.
• תרגיל 2: חישוב עבודה שצריך לבצע כדי להביא פרוטון נוסף למערכת.

שימור אנרגיה

• הכוח החשמלי הוא כוח משמר, והאנרגיה החשמלית נשמרת במערכת כאשר פועל רק כוח חשמלי.

סיכום

• אנרגיה פוטנציאלית חשמלית היא עקרון חשוב בחשמל, עם יישומים רבים, כולל תרגילים בחישוב כוחות חשמליים ואנרגיות במערכות מרובות מטענים.