Elektrostatička potencijalna energija

0
1384

 

 

Elektrostatička potencijalna energija

 

Naelektrisano tijelo u električnom polju posjeduje izvjesnu elektrostatičku potencijaln energiju. Ranije smo učili da tijela imaju potencijalnu energiju zbog svog položaja. Naleketirsana tijela u električnom polju imaju potencijalnu energiju zbog svog položaja. 

Primjer: Loptica se nalazi na visini h iznad zemljine površine, zbog svog položaja ima gravitacionu potencijalnu energiju. Naelektrisano tijelo q koje se nalazi u električnom polju naelektrisanja Q, posjeduje izvjesnu energiju koja se naziva elektrostatička potencijalna energija.

 

 

Možemo reći da je potencijalna  energija  direktno srazmjerna količinama naelektrisanja, a obrnuto srazmjerna  rastojanju  između dva naelektrisana tijela. Elektrostatička potencijalna energija je skalarna veličina. Izraz za  elktrostatičku potencijalnu energiju je

Jedinica za potencijalnu energiju kao i za mehaničku je džul (J).

 

 

 

Rad u električnom polju

Kao mjera potencijalne energije u električnom polju uzima se rad pri prenođenju jediničnog pozitivnog nalektrisanja iz beskinačnosti u datu tačku polja.

 

 

Primjer:  Ako se naelektrisano tijelo dovede u električno polje drugog tijela i pomjera iz tačke A u tačku B sila električnog polja vrši rad, koji je jednak smanjenju potencijalne energije.

 

 

Ako se naelektrisano tijelo pomjerilo nasuprot električnog polja, onda kažemo da neka vanjska sila vrši rad kao na slici  pomjera tijelo nasuprot linija sile električnog polja. Rad je negativan dobijamo povećanje potencijalne energije tijela koje se pomjera.

 

 

 

Primjer: Odnos  potencijalne energije u toj tački polja i naelektrisanja dovedenog u tu tačku. Ovaj odnos je stalan za jednu tačku polja i predstavlja karakteristiku tog polja

 

Električni potencijal i napon

 

 

Umjesto potencijalnom energijom u elektrostatici se obično koristimo fizičkom veličinom električni potencijal, ili razlikom potencijala.

Električni potencijal, koji se označava sa V u nekoj tački polja određen je odnosom potencijalne energije u toj tački polja i naelektrisanja dovedenog u tu tačku

 

Ovaj odnos je stalan za jednu tačku električnog polja i predstavlja karakteristiku tog polja. Ako pretpostavimo da je potencijal beskonačno daleke tačke jednak nuli, možemo reći:

Jedinica za potencijal je volt.  

 

Između dvije tačke u električnom polju, take A i tačke B razlika potencijala ili napon, iznosi jedan volt, ako se pri prenošenju naelektrisanja od jednog kulona iz jedne tačke u drugu izvrši rad od jednog Džula.

 

 

 

 

 

Pozitivno naelektrisano tijelo ima pozitivan, dok negativno naelektrisano tijelo ima negativan potencijal. Elektroni se kreću od mjesta nižeg ka mjestu sa višim potencijalom. Potencijal Zemlje je uzet kao nula Vz = 0. Prema tome, kao vrijednost za električni potencijal uzima se električni napon između tijela (T) i Zemlje (Z) tj. UTZ = VT -VZ =VElektroni iz Zemlje se kreću ka tijelu sa pozitivnim nabojem, a negativno nabijene čestice se kreću ka Zemlji.

 

 

 

Ekvipotencijalne površine

 

 

Površine u polju oko naelektrisanog tijela koje u svakoj tački imaju isti potencijal zovu se ekvipotencijalne površine. Crvenim  linijama su prikazane ekvipotencijalne površine, a crnim linije sila električnog polja. Ptencijal kugle zavisi od rastojanja od centra kugle.

 

 

ELektrični potencijal sfere

Sve ove tačke se nalaze na sferi poluprečnika r u čijem je centru tačkasto naelektrisanje q. Sve tačke sa istim potencijalom obrazuju površinu koja se naziva ekvipotencijalna površina. Svako naelektrisanje ima beskonačno mnogo ekvipotencijalnih površina. Kod tijela nepravilnog oblika ekvipotencijalne površine prate oblik tela, dok su kod homogenog polja u obliku ravni

 

Rad u homogenom električnom polju

Pozitivna ploča ima potencijal od +9 V, a negativna ploča je na 0 V. Šta bi izgledale ekvipotencijalne površine između ploča? Oni bi bili paralelni skup ploča! Razlika potencijala na rastojanju Δd.

 

Ovo se zove gradijent električnog polja. Tako električno polje takođe ima jedinice tako, električno polje takođe ima jedinice 

 

Rad koji se odvija pri pomjeranju naboja q u homogenom električnom polju između tačaka A i B na rastojanje d je:

 

Jačina električnog polja može izraziti preko napona:

 

Iz ove relacije možemo izvesti jedinicu za jačinu električnog polja, volt po metru. Ona je

ekvivalentna jedinici njutnu po kulonu. 

 

 

Mi sada imamo  4 slične jednačine:

 

 

 

 

LEAVE A REPLY