Pole elektryczne i potencjał
Natężenie E, potencjał V, napięcie U i praca w polu elektrycznym
Po tej lekcji będziesz umieć
Obliczyć natężenie pola elektrycznego
E = F/q oraz E = k|Q|/r2
Wyznaczyć potencjał i napięcie
V = kQ/r, U = −
Policzyć pracę pola przy przenoszeniu ładunku
W = qU = q( − )
Rozróżnić E (wektor) od V i U (skalary)
kiedy używać którego
Zastosować pole jednorodne
E = U/d między okładkami
Po co Ci to na maturze?
Pole elektryczne i potencjał pojawiają się na maturze PR przy zadaniach o ruchu ładunków, pracy w polu elektrycznym, energii potencjalnej, napięciu oraz kondensatorach. Typowe zadania wymagają rozróżnienia, kiedy używać natężenia pola E, kiedy potencjału V, a kiedy napięcia U.
Najważniejsza idea
Najważniejsza idea: Natężenie pola E mówi, jaka siła działa na jednostkowy ładunek próbny. Potencjał V mówi, jaką energię potencjalną ma jednostkowy ładunek w danym punkcie. Napięcie U to różnica potencjałów — i to ona decyduje o pracy pola.
Intuicja zjawiska
Ładunek zmienia przestrzeń wokół siebie — tworzy pole elektryczne. Inny ładunek umieszczony w tej przestrzeni odczuje siłę.
Natężenie pola E
Pokazuje, jak silne jest pole i w którą stronę działałaby siła na dodatni ładunek próbny.
Linie pola
Pokazują kierunek siły na ładunek dodatni; wychodzą z ładunków dodatnich, wchodzą w ujemne.
Potencjał V
Mówi, ile energii potencjalnej przypada na jednostkowy ładunek w danym punkcie.
Napięcie U
Różnica potencjałów. Gdy ładunek przemieszcza się między punktami o różnych potencjałach, pole może wykonać pracę.
Wielkości i jednostki
Natężenie pola E :: [N/C = V/m] :: E = F/q; wektor Siła F :: [N] :: F = qE; działa na ładunek Ładunek q, Q :: [C] :: próbny q, źródłowy Q Potencjał V :: [V = J/C] :: V = kQ/r; skalar Napięcie U :: [V] :: U = V A − V B Praca W :: [J] :: W = qU Energia potenc…
Modele i zasady
:rule Pole jako właściwość przestrzeni Ładunek źródłowy wytwarza pole elektryczne. Ładunek próbny nie „tworzy" mierzonego pola, tylko pozwala je wykryć: E = F/q.
Mapa pola elektrycznego i potencjału
Słownictwo
Teoria: wzory i interpretacje
Natężenie pola: E = \frac{F}{q}, \qquad E = k\,\frac{ Q }{r^2} Potencjał ładunku punktowego: V = k\,\frac{Q}{r}, \qquad E p = qV Napięcie i praca pola: U = V A - V B, \qquad W = qU = q(V A - V B), \qquad \Delta E p = -W Pole jednorodne (między okładkami): E…
Solver pola elektrycznego
:solver-pole-e
Doświadczenie: badanie pola elektrostatycznego
Cel: wyznaczyć kształt linii pola i ekwipotencjałów dla dwóch elektrod. Metoda: elektrody zanurzamy w słabo przewodzącej cieczy (zwilżony papier); sondą mierzymy potencjał; punkty o tym samym V łączymy w ekwipotencjały, a linie pola rysujemy prostopadle do…
Przykład
Przykład rozwiązany
Ładunek q = +2 μC przenoszony z punktu A ( V A = 500 V) do B ( V B = 200 V). Oblicz pracę i zmianę energii potencjalnej.
Mini-praktyka CKE — przeanalizuj sam
-praktyka Ładunek Q = 5 μC. Oblicz potencjał w odległości r = 0,3 m.
Częste błędy
E i V to to samo :: Nie! E to wektor (siła/ładunek, N/C), V to skalar (energia/ładunek, J/C).
Powtórka w 30 sekund
E = k Q /r² :: natężenie pola (wektor) V = kQ/r :: potencjał (skalar) U = V A − V B :: napięcie W = qU :: praca pola E = U/d :: pole jednorodne E ⊥ ekwipotencjały :: zawsze! :key E mówi o sile na ładunek próbny, V mówi o energii na jednostkę ładunku, a U m…
Kluczowe pojęcia
Natężenie pola E :: siła na jednostkowy ładunek próbny; E = k Q /r² [N/C = V/m]; wektor; superpozycja wektorowa Potencjał elektryczny V :: energia potencjalna jednostkowego ładunku; V = kQ/r [V = J/C]; skalar; superpozycja algebraiczna Ekwipotencjały :: pow…
Sprawdź się i przećwicz
sub :: Pole i potencjał to fundament elektryczności — sprawdź, czy pewnie rozróżniasz E, V i U oraz liczysz pracę pola. sprawdzian :: Natężenie pola, potencjał, napięcie i praca :: 15 min zbior :: Zadania maturalne z rozwiązaniami krok po kroku — przećwicz…
Wzory w tablicach
Powiązane wzory maturalne
Powtórka do matury
Ten temat na maturze
Źródła, format CKE i materiały ZPE
men :: Fizyka ZR, dział: Elektrostatyka. Zakres: pole elektryczne, natężenie pola, linie pola, potencjał, napięcie, praca w polu, energia potencjalna, pole jednorodne.
W tej lekcji
ZJAWISKO I MODEL
DOŚWIADCZENIE