פוטנציאל חשמלי
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| volt/vəʊlt/ | וולט |
מתח הוא כמו "גובה חשמלי"
- כדור מתגלגל מטהר גבוה לטהר נמוך; מטען חיובי "מתגלגל" ממתח גבוה לנמוך.
- המתח מדוד את האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית ליחידת מטען בנקודה כלשהי.
- זה כמו הגובה של נוף חשמלי — אנרגיה הממתינה לשחרור.
- ההפרש במתח בין שתי נקודות הוא מה שמניע את הזרם במעגל חשמלי.
פוטנציאל הוא אנרגיה ליחידת מטען
- פוטנציאל חשמלי $V$ הוא אנרגיה פוטנציאלית ליחידת מטען: $V = \dfrac{U}{q}$.
- היחידה שלו היא וולט ($1\ \text{V} = 1\ \tfrac{\text{J}}{\text{C}}$).
- בניגוד לשדה, הפוטנציאל הוא סקלרי — רק מספר בכל נקודה, ללא כיוון.
- עבור מטען נקודתי, $V = \dfrac{kq}{r}$, יורד בהתאם ל-$1/r$.
שדה ופוטנציאל יחד
התבונן כיצד קווי השדה מקשרים לפוטנציאל הירוד סביב מטען.
פוטנציאל חשמלי הוא גודל סקלארי — מספר אחד בכל נקודה, ללא כיוון.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לעומת השדה, הפוטנציאל אינו מכיל כיוון; הוא גודל סקלארי בוולט.
וולט אחד שווה לג'ול אחד ל____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$1\ \text{V} = 1\ \tfrac{\text{J}}{\text{C}}$ — אנרגיה ליחידת מטען.
איזופוטנציאלים והפרש פוטנציאלים
- נקודות באותו פוטנציאל יוצרות משטחים איזופוטנציאליים (מעגלים סביב מטען נקודתי).
- אין צורך בעבודה כדי להזיז מטען ** לאורך** איזופוטנציאל.
- הפרש הפוטנציאלים $\Delta V$ בין שתי נקודות הוא ה"מתח" ביניהן.
- האנרגיה הנדרשת להזזת מטען $q$ דרך $\Delta V$ היא $W = q\,\Delta V$.
כמה אנרגיה נדרשת להזזת מטען $2\ \text{C}$ דרך הפרש פוטנציאל של $6\ \text{V}$? ענה ב$\text{J}$.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$W = q\Delta V = 2 \times 6 = 12\ \text{J}$.
כמה עבודה נדרשת להזזת מטען לאורך משטח שווה-פוטנציאל?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
נקודות על משטח שווה-פוטנציאל נמצאות באותו פוטנציאל, ולכן אין צורך בעבודה להזזה ביניהן.
סמן כל האמירות הנכונות לגבי פוטנציאל חשמלי.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
פוטנציאל הוא גודל סקלארי בוולטים, וההפרש שלו מניע את הזרם. רק השדה יש לו כיוון.
מדוע זה חשוב למעגלים חשמליים
- הסוללה שומרת על הפרש פוטנציאלים קבוע בין הקוטבים שלה.
- מתח זה הוא ה"דחיפה" שמניעה מטענים מסביב למעגל.
- מטענים זורמים מפוטנציאל גבוה לנמוך, ומשחררים אנרגיה ברכיבים.
- אז הפוטנציאל הוא הגשר מטענים סטטיים למעגלים פעילים (נושא הבא).
איזה הבחנה מדויקת בין פוטנציאל לשדה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
פוטנציאל $V = U/q$ (סקלאר, וולט); שדה $E = F/q$ (וקטור, N/C).
אל תבלבשו בין פוטנציאל $V$ (גודל סקלרי, בוולטים) לבין שדה $E$ (וקטור, ב$\tfrac{\text{N}}{\text{C}}$). הפוטנציאל הוא אנרגיה ליחידת מטען; השדה הוא כוח ליחידת מטען. ורק הפרשים בפוטנציאל מבצעים עבודה — נקסת האפס היא בחירתכם.
כמה אנרגיה נדרשת כדי להזיז מטען $2\ \text{C}$ דרך הפרש פוטנציאל של $6\ \text{V}$?
- $W = q\,\Delta V = 2 \times 6 = 12\ \text{J}$.
זוהי האנרגיה שמטען רוכש (או משחרר), בהתאם לכיוון.
פוטנציאל חשמלי $V = U/q$ (בוולט) הוא אנרגיה פוטנציאלית ליחידת מטען — גודל סקלרי, כמו "גובה חשמלי". עבור מטען נקודתי $V = kq/r$. הפרש הפוטנציאל ($\Delta V$, המתח) מניע זרם, והזזת מטען $q$ דרכו דורשת אנרגיה $W = q\,\Delta V$.