الطاقة المحتملة مقابل الفرق المحتمل: حقائق مفصلة


في هذه المقالة ، سنرى الفرق بين الطاقة الكامنة وفرق الجهد.

الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزنة في النظام بينما فرق الجهد هو الفرق بين الجهد عند نقطتين.

الطاقة المحتملة مقابل الفرق المحتمل

الطاقة الكامنةالتباينات المحتملة
الطاقة الكامنة هي الطاقة التي يكتسبها الجسم ويخزنها.فرق الجهد هو الفرق بين الطاقة الكامنة للجسم عند نقطتين مختلفتين.
الطاقة الكامنة الكهربائية هي الطاقة المطلوبة للقيام بالشغل لكل وحدة شحنة في إحضار جسيم مشحون من اللانهاية إلى نقطة ما.الجهد الكهربائي هو الفرق بين طاقة الوضع الكهربائي في إزاحة شحنة مقدارها 1 درجة مئوية من اللانهاية إلى المصدر.
يوفر طاقة الجاذبية الكامنة هي الطاقة المطلوبة لإزاحة كتلة الوحدة من نقطة إلى أخرى.فرق جهد الجاذبية هو الشغل المبذول لتحريك كتلة الوحدة
تزداد الطاقة الكامنة برفع الجسم إلى الارتفاع.إنه فرق بين الطاقات المحتملة للكائن على ارتفاعين مختلفين.
إنها الطاقة التي تكتسبها المادة المرنة إما عن طريق ضغط أو شد المادة.إنه فرق بين الطاقة الكامنة المخزنة بواسطة المادة عند طولين مختلفين للضغط أو التمدد.
تعتمد طاقة الوضع الكهربائي على حجم جسيمين مشحونين.إنه فرق في إمكانات جسيم واحد عند نقطتين مختلفتين.
يقاس بالجوليقاس بالفولت أو جول / كولوم
تميل الجسيمات في الطبيعة دائمًا إلى احتلال أقل حالة طاقة محتملة.يمكن أن يكون فرق الجهد أكثر أو أقل اعتمادًا على العمل المنجز.
يوفر الطاقة الكامنة سلبية في حال كانت القوة جذابة.يكون فرق الجهد موجبًا دائمًا.

بعض الحقائق عن الطاقة الكامنة

  • يوفر الطاقة التي يكتسبها النظام بسبب تباين الإمكانات بين الموقفين على النظام الطاقة الكامنة.
  • الكائن على ارتفاع معين فوق الأرض ، له الخاص به الطاقة الكامنة تتناقص مع المسافة وهي تقترب من الأرض.
  • يوفر الجاذبية تميل الطاقة الكامنة للأرض إلى سحب الأجسام نحو مركز جاذبية الأرض ، مما يقلل من الطاقة الكامنة للجسم المحول إلى طاقة حركية أثناء الاقتراب من الأرض.
  • في الذرة ، توجد منطقة ذات جهد أقل بالقرب من النواة، وتميل الإلكترونات في الذرة إلى أن تكون بالقرب من النواة لتصل إلى الطاقة الكامنة المنخفضة.
  • بمجرد أن يبني الإلكترون طاقة كامنة كافية يصبح غير مستقر ويقفز إلى مستوى طاقة أعلى ، وإطلاق طاقته يتراجع إلى مستوى الطاقة الأدنى للذرة.
  • تتوفر الطاقة الكامنة في 5 فئات مختلفة رئيسية ؛ الجاذبية والكهرباء والنووية والمرونة والكيميائية.
  • تنتقل الشحنات الكهربائية من مستوى الجهد الأعلى إلى مستوى الجهد المنخفض بعد نقل طاقتها إلى حالة طاقة أعلى عند الإثارة.
  • في حالة المكثفات ، يتم إنشاء فرق الجهد بسبب فصل لوحات حامل الشحنة المعاكسةبسبب فصل الصفائح ، يتم تخزين الطاقة الكامنة داخل المكثف للقيام بهذا العمل.
  • دائمًا ما تكون الطاقة الكامنة في موصل الحلقة المغلقة صفرًا.
  • في المواد المرنة ، يمكن تخزين الطاقة الكامنة عن طريق التمدد أو الضغط.

دعونا نقيم العلاقة بين الطاقة الكامنة والفرق المحتمل لبعض القوى الأساسية في الطبيعة: -

طاقة الجاذبية المحتملة والفرق المحتمل

القدرة الطاقة هي الطاقة اللازمة لتحل محل كتلة الوحدة من نقطة إلى أخرى. يوفر الطاقة الكامنة المرتبطة بالجسم بسبب الجاذبية من العلاقة

U = mgh

نظرًا لأن وزن الجسم بسبب الجاذبية على الأرض يصبح ناتجًا عن كتلة الجسم وتسارعه بسبب الجاذبية الثابتة ، فإن المتغير الوحيد هو الارتفاع. ومن ثم ، فإن الطاقة الكامنة للجسم تختلف بشكل أساسي اعتمادًا على صعود وسقوط الجسم من فوق الأرض. نظرًا لأن الجسم يقاوم الجاذبية الأرضية التي تزيد من المسافة الفاصلة بين الأرض والجسم ، فإنه يبدأ في اكتساب إمكاناته الخاصة.

فرق جهد الجاذبية هو الشغل المبذول لتحريك كتلة الوحدة وتعطى من قبل

ΔU = العمل / م

لقد رأينا أعلاه أن الكمية المتغيرة الوحيدة هي ارتفاع الجسم من فوق الأرض

ΔU = mg / h

أين Δh هو التغيير في الارتفاع

ΔU هو فرق الجهد

نظرًا لأن قوة الجاذبية بين جسمين لهما كتلة M و m مفصولة بالمسافة "r"

F = G * (مم) / ص2

العمل المنجز على الأجسام بسبب الجاذبية

العمل = ∫F.dr

العمل = -GMm / r2

بما أن فرق الجهد هو الشغل المبذول لكل وحدة كتلة

قراءة المزيد عن طاقة الجاذبية الكامنة.

الطاقة الكهربائية المحتملة والفرق المحتمل

الجهد الكهربائي طاقة هي الطاقة المطلوبة لنقل الجسيمات المشحونة من اللانهاية إلى نقطة الاعتبار. هذا يساوي الشغل المبذول على الجسيم لجلب شحنة الوحدة.

ضع في اعتبارك شحنتين نقطيتين للشحن q1 و q2 مفصولة بمسافة "r" بينهما.

الطاقة الكامنة مقابل فرق الجهد
جسيمان مشحون تفصل بينهما مسافة r

القوة المؤثرة بين الشحنتين q1 و q2 مساوي ل

يتم العمل في إحضار الشحنة q1 عند النقطة 's إلى مسافة r2. العمل هو القوة المطلوبة لتحل محل الشحنة q1 إلى مسافة ص2.

العمل = القوة * الإزاحة

لذلك فإن العمل المنجز على الجسيم لإزاحته من r1 إلى ص2 is

العمل المنجز يساوي الطاقة الكامنة للشحنة.

الفرق بين الطاقة الكامنة بين النقطتين هو فرق الجهد الناتج عن عمل الشغل.

الجهد الكهربي هو طاقة كامنة لكل وحدة شحنة؛ نظرا للعلاقة

V = U / q
حيث V هو الاحتمال
U هي الطاقة الكامنة
س هو تهمة

يشير إلى U = qV

لذلك ، من العلاقة أعلاه ، سيكون الجهد الكهربائي مساويًا لـ

الطاقة الكامنة المرنة والفرق المحتمل

عندما يتم شد أو ضغط المادة المرنة ، فإنها تكتسب طاقة كامنة. تعتمد كمية الطاقة الكامنة المكتسبة على التغيير في طول المادة. يتم إعطاء الطاقة الكامنة الساكنة للمكون المرن

U = (1/2) ككس2

حيث k هو ثابت مرن و x هو إزاحة بسبب التمدد أو الانضغاط.

فرق الجهد هو الفرق بين الطاقة الكامنة المخزنة في الكائن عن طريق التغيير في موضع الكائن أو الحمل المطبق لتمديد الجسم أو ضغطه.

لذلك ، يتم قياس فرق الجهد على أنه

ΔU = (1/2) kΔx2

حيث Δx = x2-x1

وحدات SI

وحدة SI للطاقة الكامنة هي الجول. وحدة النظام الدولي لـ طاقة الجاذبية الكامنة هو نانومتر / كجم. حيث إن وحدات SI لفرق الجهد هي فولت مكتوبة أيضًا كـ Joule per Coulomb J / C. واحد فولت يساوي 1 J من الطاقة لكل لإزاحة شحنة وحدة مقدارها 1C.

قراءة المزيد عن ما الذي يؤثر على الطاقة الكامنة: حقائق مفصلة.

الأسئلة المتكررة

Q1. احسب الشغل المبذول بواسطة شحنة 2C للإزاحة من النقطة A إلى النقطة B بفرق جهد مقداره 10 فولت.

معطى:

المسؤول Q = 2C

الفرق المحتمل V = 10V

الخامس = W \ س

=> W = QV

= 2C * 10V = 20J

Q2. الطاقة الكامنة للكرة على ارتفاع 2 م هي 4J. إذا تم رمي الكرة في الهواء. احسب فرق الجهد عند بلوغ ارتفاع 10 م فوق الأرض.

الطاقة الكامنة للكرة على ارتفاع 1J.

إذن ، كتلة الكرة 204 جرام.

عند الوصول إلى ارتفاع 10 أمتار ، تصبح الطاقة الكامنة للكرة

U = mgh = 0.204 * 9.8 * 10 = 20J

ومن ثم ، فإن فرق الجهد هو

Δ = يو2-U1= 10-4 = 6

ما هي الطاقة النووية الكامنة؟

تتكون النواة من البروتونات والنيوترونات ، وبالتالي تضيف شحنة موجبة إلى النواة ، وبالتالي تميل الإلكترونات إلى البقاء باتجاه النواة.

إنها الطاقة الكامنة التي تحافظ على ارتباط النيوترونات والبروتونات في النواة. أثناء نووي الانصهار ، تكتسب النواة الطاقة بينما تعطي نواة الانشطار النووي الطاقة جنبًا إلى جنب مع المنتجات.

ما هي طاقة الوضع الكيميائي؟

الطاقة الكامنة الكيميائية هي الطاقة التي تكتسبها الروابط الجزيئية.

أثناء التفاعلات الطاردة للحرارة ، تنكسر الروابط ، ويتم إطلاق الطاقة ، بينما في التفاعلات الماصة للحرارة ، يتم الحصول على الطاقة من البيئة المحيطة لتكوين روابط جديدة.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات