Energi Potensial Listrik
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| work/wɜːk/ | Usaha |
| electric potential energy/ɪˈlektrɪk pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | Energi Potensial Listrik |
Remas dua muatan sejenis bersama-sama dan Anda mengurung energi
- Dorong dua muatan sejenis lebih dekat dan medan akan melawan Anda di setiap langkah.
- Usaha yang Anda lakukan tidak hilang — ia tersimpan.
- Lepaskan muatan tersebut dan energi tersimpan itu mendorong mereka menjauh, mendapatkan kecepatan.
- Energi tersimpan yang hanya bergantung pada posisi disebut energi potensial.
Energi untuk merakit muatan
- Energi potensial listrik $U$ adalah usaha untuk membawa muatan dari jauh ke sini.
- Untuk dua muatan titik: $U = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r}$.
- Perhatikan bahwa ini $1/r$, bukan $1/r^2$ — energi, bukan gaya.
- $U$ adalah skalar (hanya angka dengan tanda), sehingga lebih mudah daripada gaya.
Energi potensial dua muatan titik berbanding lurus dengan:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$U = kq_1q_2/r$ — energi berbanding lurus dengan $1/r$ (gaya berbanding lurus dengan $1/r^2$).
Temukan $U$ (dalam J) untuk muatan $+1\ \text{nC}$ dan $+1\ \text{nC}$ yang terpisah $1\ \text{m}$. Gunakan $k = 9\times10^9$.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$U = \dfrac{(9\times10^9)(10^{-9})(10^{-9})}{1} = 9\times10^{-9}\ \text{J}$.
Tanda menceritakan kisah
- Sama muatan: $U > 0$ — Anda harus mendorong mereka bersama, energi tersimpan.
- Berlawanan muatan: $U < 0$ — mereka menarik bersama, energi "berhutang" (terikat).
- $U$ yang lebih negatif berarti pasangan yang lebih terikat erat.
- Kita menetapkan $U = 0$ ketika muatan berada sangat jauh satu sama lain.
Dua muatan berlawanan memiliki energi potensial yang:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Muatan berlawanan saling tarik-menarik, sehingga $U = kq_1q_2/r < 0$ — pasangan terikat.
Kita biasanya menetapkan energi potensial menjadi nol ketika muatan berada tak hingga ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Referensi $U = 0$ diambil pada pemisahan tak hingga.
Usaha dan gaya dari energi
- Usaha yang dilakukan oleh medan sama dengan penurunan energi: $W_{\text{field}} = -\Delta U$.
- Jadi bergerak ke $U$ yang lebih rendah melepaskan energi sebagai gerakan.
- Dalam bentuk kalkulus, gaya adalah kemiringan $U$: $F = -\dfrac{dU}{dr}$.
- Energi dan gaya adalah dua pandangan dari interaksi yang sama.
Energi potensial listrik
Energi potensial dua muatan menurun sebanding dengan satu per jarak di antara mereka.
Usaha yang dilakukan oleh medan listrik sama dengan penurunan energi potensial, $W = -\Delta U$.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Penurunan $U$ melepaskan energi sebagai usaha: $W = -\Delta U$.
Banyak muatan bertambah
- Untuk beberapa muatan, tambahkan energi dari setiap pasangan.
- Karena $U$ adalah skalar, Anda cukup menambahkan angka — tanpa vektor.
- $U_{\text{total}} = \sum_{\text{pairs}} \dfrac{k\,q_i q_j}{r_{ij}}$.
- Pertahankan tandanya: campuran $+$ dan $-$ dapat menghasilkan energi bersih negatif.
Pilih semua pernyataan benar tentang energi potensial listrik.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$U$ adalah skalar bertanda, dijumlahkan berdasarkan pasangan; muatan sejenis menghasilkan nilai $U>0$. Besaran ini tidak pernah berupa vektor.
Berapa banyak energi untuk membawa muatan $+2\ \text{nC}$ ke $3\ \text{cm}$ dari muatan $+3\ \text{nC}$?
- $U = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r} = \dfrac{(9\times10^9)(2\times10^{-9})(3\times10^{-9})}{0.03}$.
- $U \approx 1.8\times10^{-6}\ \text{J}$ — positif, karena keduanya positif.
$U$ adalah skalar dengan tanda, bukan gaya dan bukan vektor. Nilai $U$ yang negatif tidak berarti gaya negatif — itu berarti pasangan tersebut terikat (energi diperlukan untuk memisahkan mereka).
Energi potensial listrik adalah usaha untuk merakit muatan: $U = k q_1 q_2 / r$ (skalar bertanda, $1/r$). Muatan sejenis menyimpan $U>0$; muatan berlawanan menghasilkan $U<0$ (terikat). Usaha medan adalah $W = -\Delta U$, dan $F = -dU/dr$.