ניווט

2-חשמל‏ > ‏

2.03 אנרגיה ופוטנציאל

חוק הגרביטציה של ניוטון וחוק קולון הם בעלי צורה מתמטית זהה, 

הם קטנים לפי ריבוע המרחק. 

למדנו, כי הכוח הגרביטציוני הוא כוח משמר

 ולכן נוכל להסיק שגם הכוח החשמלי הוא כוח משמר. 

כלומר ניתן ליחס אנרגיה פוטנציאלית למערכת.

בקובץ אנרגיה חשמלית יש פיתוח נוסחאות ותרגילים לדוגמה 

קובץ תיאוריה נוסף המסביר על אנרגיה חשמלית מהחוברת של קובי שוורצבורד ויוסי ליטני

בחן את עצמך: דף עבודה בנושא אנרגיה חשמלית (פתרון)

ממשיכים לתרגל: דף עבודה נוסף בנושא אנרגיה חשמלית (פתרון) נערך ע"י קובי שוורצבורד


הרצאה של פרופ' מריו ליביו בנושא אנרגיה חשמלית , אנרגיה חשמלית של מערכת מטענים ופוטנציאל


פוטנציאל החשמלי


ניתן בקלות להתבלבל בין המושגים,

אנרגיה פוטנציאלית חשמלית ופוטנציאל חשמלי.

בעוד אנרגיה פוטנציאלית חשמלית מייצגת את כמות העבודה החשמלית שתתקבל 

כאשר נשחרר מטען חשמלי נקודתי בשדה חשמלי, 

הרי הפוטנציאל החשמלי מייצג את כמות העבודה ליחידת מטען היכולה להתקבל.

על מושג הפוטנציאל ומתח חשמלי ניתן לקרוא

בקובץ פוטנציאל חשמלי הכולל תרגיל לדוגמה

קובץ תיאוריה נוסף בנושא פוטנציאל חשמלי מהחוברת של קובי ויוסי ליטני

בחן את עצמך: דף עבודה בנושא פוטנציאל חשמלי  (פתרון) 


מתח חשמלי (הפרש פוטנציאלים):  VAB=VA-VB

המתח שווה לעבודת החיצונית ליחידת מטען, שיש לעשות כנגד הכוח החשמלי מנקודה B לנקודה A

או

 

המתח שווה לעבודת השדה החשמלי שנעשית בהבאת מטען מנקודה A לנקודה B



מבזקון בנושא אנרגיה חשמלית ופוטנציאל חשמלי (הגדרות בסיס)

משטחים שווי פוטנציאל

משטח שווה פוטנציאל:  משטח שבכל נקודותיו יש אותו פוטנציאל.

במצגת משטחים שווי פוטנציאל  נלמד לייצג משטחים אלה באופן גרפי 


אנימציה נחמדה  באתר  http://phet.colorado.edu/en/simulation/charges-and-fields
הניחו מטענים ותוכלו לראות היכן נוצרים משטחים שווי פוטנציאל

הקשר בין שדה חשמלי למשטח שווה פוטנציאל

עד עכשיו למדנו לאפיין שני גדלים : שדה החשמלי ופוטנציאל.

השדה הוא גודל ווקטורי ואילו הפוטנציאל הוא סקלר.

השדה בנקודה נותן אינפורמציה 

על הכוח ליחידת מטען 

והפוטנציאל בנקודה שווה 

לאנרגיה החשמלית ליחידת מטען.

שני הגדלים הללו קשורים זה לזה, על כך

ראינו כי נוח לתאר את השדה בעזרת קווי שדה. 

את הפוטנציאל נוח לתאר בעזרת משטחים שווי פוטנציאל.

כיוון שאין שינוי באנרגיה החשמלית על פני משטח שווה פוטנציאל,

העבודה כדי להעביר גוף טעון על פני משטח שווה פוטנציאל שווה לאפס .

מכאן נובע שבכל נקודה על משטח כזה, כיוון השדה החשמלי ניצב למשטח שווה פוטנציאל.

וידאו של YouTube

כיוון קווי השדה מראה את כיוון ירידת הפוטנציאל. 

מטען חיובי ינוע באופן טבעי אל איזור בו הפוטנציאל נמוך יותר.


חישוב פוטנציאל חשמלי הנוצר על-ידי גופים סימטריים טעונים- מהחוברת של קובי שוורצבורד ויוסי ליטני

לחישוב פוטנציאל של כדור הטעון נפחית יש צורך לדעת לעשות אינטגרל על כך בדף פעולת האינטגרל

מצגת  בנושא חישוב הפוטנציאל של כדור הטעון נפחית.

 

הרצאה של פרופ' מריו ליביו בנושא מתח והקשר בין שדה למתח

פרופ' מריו ליביו מתרגל את נושא האנרגיה החשמלית


ההבדל בין פוטנציאל למציאות (בדיחה)