Электрический потенциал выше и ниже

Вопрос, над которым я работаю:

«Электрон, движущийся параллельно оси x, имеет начальную скорость 4,65 ⋅ 10 6   м / с в происхождении. Его скорость снижается до 1,27 ⋅ 10 5   м / с в точке х = 2,00 см.

а) Рассчитайте разность электрических потенциалов между началом координат и этой точкой.

б) Какая точка имеет более высокий потенциал?»

Мне трудно представить себе эту ситуацию. Очевидно, что из-за снижения скорости уменьшается кинетическая энергия; но из-за сохранения энергии уменьшение кинетической энергии соответствует увеличению потенциальной энергии.

Что-то дает электрону первоначальный «толчок», и положительное распределение заряда источника тянет электрон, когда он проходит мимо, тем самым уменьшая скорость электрона?

Кроме того, меня смущает вот этот абзац:

Предположим, что электрон движется в вакууме. Его скорость снижается, потому что он движется к более высокой электрической потенциальной энергии. Поскольку его заряд отрицательный, это означает, что он движется к более отрицательному потенциалу; то есть его начальное положение находится при более высоком потенциале (более высоком напряжении), чем его конечное положение.

Что они подразумевают под «более отрицательным потенциалом», что физически означает отрицательный потенциал? Я понимаю, что в нашем начальном положении мы произвольно выбираем начальный электрический потенциал равным нулю, и поэтому, если мы выберем другую точку в электрическом поле, относительно нашей начальной точки наш электрический потенциал будет либо положительным, либо отрицательным — при условии, что наша вторая точка не находится в эквипотенциальной области, в которой находится первая точка. Я полагаю, что у меня также есть проблемы с пониманием того, какой ситуации соответствует отрицательный электрический потенциал и какой ситуации соответствует положительный электрический потенциал.

Буду признателен за помощь! Заранее спасибо!

РЕДАКТИРОВАТЬ: Кроме того, правда ли, что если заряд имеет отрицательную электрическую потенциальную энергию, то нет необходимости, чтобы он потерял эту энергию. Другими словами, отрицательная электрическая потенциальная энергия может означать выигрыш в такой энергии?

Я слышал, что электрический потенциал описывается как «мера потенциальной энергии на единицу заряда». Из этого я понял, что электрический потенциал — это скаляр, которому присваивается разное значение в каждой точке электрического поля. Это почти похоже на коэффициент преобразования. Это то, какой потенциальной энергией могла бы обладать заряженная частица, если бы она была там. Это потенциал потенциала. Еще раз извините за все комментарии. Я надеюсь, что вы можете мне помочь

Другой вопрос, если я подтолкну отрицательный тестовый заряд к отрицательному исходному заряду, тестовый заряд будет набирать потенциальную энергию, и эта потенциальная энергия будет положительной, верно? В качестве альтернативы, если я поднесу отрицательный тестовый заряд к положительному исходному заряду, убедившись, что он не ускоряется по направлению к нему, он потеряет потенциальную энергию, проявляя отрицательную потенциальную энергию, верно? И математика покажет, что это правда? Я предполагаю, что корень моей проблемы заключается в видении обобщенной ситуации и сопутствующей ей математики.

Собственно, у меня есть еще один вопрос. Я смог ответить на вопрос, который изначально задавал, за исключением части (b). Я думал, что поскольку потенциальная электрическая энергия в этой точке возрастала, электрический потенциал в этой точке будет выше. В конце концов, электрический потенциал определяется одним из способов: «количество потенциальной электрической энергии, которое имел бы единичный точечный заряд в этом месте». Итак, если у электрона больше PE в конечном положении, не означает ли это, что электрический потенциал в этом конечном положении тоже больше?

У вас есть проблемы с гравитационным потенциалом? На этом уровне (без учета общей теории относительности и эффектов излучения) существует почти точная параллель между электростатикой и гравитацией. Гравитационный потенциал Φ представляет собой потенциальную энергию на единицу массы, поэтому, например Φ "=" г час рядом с Землей. Гравитационное поле, т.е. сила на единицу массы, равна минус градиент потенциала: Ф → / м "=" − ∇ Φ "=" − г час ^ где час ^ является вертикальным единичным вектором. Единственное отличие состоит в том, что в гравитации «заряд» и масса частицы всегда одинаковы и положительны. д "=" м > 0 .

Ответы (2)

Сначала математика:

Учитывая электрический потенциал В ( а ) в какой-то момент а в космосе и возможности В ( б ) в другой момент б , электрическая потенциальная энергия заряда, движущегося из точки а В точку б изменится на

U ( б ) − U ( а ) "=" д [ В ( б ) − В ( а ) ]
Если скорость электрона уменьшается при движении из точки а до точки б , то это должно означать, что его потенциальная энергия увеличилась: U ( б ) − U ( а ) > 0 , так что поскольку электрон имеет заряд − е , мы получаем
( − е ) [ В ( б ) − В ( а ) ] > 0
что после деления обеих частей на − е (и отмечая изменение направления неравенства, когда мы это делаем) подразумевает
В ( б ) < В ( а )
Итак, мы видим, что исходное положение а находится в более высоком потенциале, чем конечное положение б как говорится во втором абзаце.

Интуиция здесь такова, что вокруг есть какие-то другие заряды (они могут быть положительными или отрицательными в зависимости от того, где мы их размещаем), которые формируют потенциальный «пейзаж» V таким образом, что потенциал в начале координат, где начинается заряд, равен выше, чем потенциал в конечной точке, и отрицательный заряд, катящийся «вниз по этому потенциальному холму», будет двигаться медленнее, когда достигнет подножия холма.

Надеюсь, это не смутило!

Ваше здоровье!

Я понимаю это, по большей части; кое-что, однако, я не совсем понимаю, это «отрицательный заряд, который катится« вниз с этого потенциального холма »». Я продолжаю читать намеки на эту аналогию с «потенциальным холмом», но не могу найти ее реальный источник. Знаете ли вы какие-либо онлайн-статьи, посвященные этой аналогии?
Кроме того, верно ли, что если заряд имеет отрицательную электрическую потенциальную энергию, то нет необходимости, чтобы он потерял эту энергию. Другими словами, отрицательная электрическая потенциальная энергия может означать выигрыш в такой энергии?
Извините за поток вопросов. Я слышал, что электрический потенциал описывается как «мера потенциальной энергии на единицу заряда». Из этого я понял, что электрический потенциал — это скаляр, которому присваивается разное значение в каждой точке электрического поля. Это почти похоже на коэффициент преобразования. Это то, какой потенциальной энергией могла бы обладать заряженная частица, если бы она была там. Это потенциал потенциала. Еще раз извините за все комментарии. Я надеюсь, что вы можете мне помочь.

Рассмотрим этот альтернативный подход: поскольку электрон замедляет точку в Икс "=" 2 находится при более низком потенциале, чем при 0, т.е. более отрицательном (это просто физика). Поскольку вас интересует именно разность потенциалов, возьмем В − 0 "=" 0,0 и напишите уравнение сохранения энергии

Е К ( Икс "=" 0 ) "=" Е К ( Икс "=" 2 ) + е ( В 0 − В 2 )

Из этого вы получаете

В 0 − В 2 "=" м е ( в 0 2 − в 2 2 ) 2 е

и используя м е "=" 9.1 × 10 − 31 К г можно вычислить разность потенциалов.

Надеюсь это поможет?

Да, я так думаю. Только один вопрос: если я подтолкну отрицательный тестовый заряд к отрицательному исходному заряду, тестовый заряд будет набирать потенциальную энергию, и эта потенциальная энергия будет положительной, верно? В качестве альтернативы, если я поднесу отрицательный тестовый заряд к положительному исходному заряду, убедившись, что он не ускоряется по направлению к нему, он потеряет потенциальную энергию, проявляя отрицательную потенциальную энергию, верно? И математика покажет, что это правда? Я предполагаю, что корень моей проблемы заключается в видении обобщенной ситуации и сопутствующей ей математики.
В первом случае изменение потенциальной энергии будет положительным. Вы ничего не можете сказать об абсолютном значении (вплоть до произвольного условного обозначения нулевой точки), поскольку можно измерить только разность потенциалов.
@MichaelBrown Итак, хотя у нас есть положительное увеличение потенциальной энергии для отрицательного тестового заряда, изменение электрического потенциала может быть отрицательным из-за знака отрицательного тестового заряда?
@ЭлиМаккензи Да. Δ U "=" д Δ В так что если д отрицательно Δ U и Δ В имеют противоположный знак.
Спасибо вам за разъяснение. Я думаю, что это было корнем моего замешательства; то, что они сказали в исходной задаче, которую я опубликовал, казалось странным, что потенциальная энергия увеличивается, но электрический потенциал становится все более отрицательным.
@MichaelBrown На самом деле, у меня есть еще один вопрос. Я смог ответить на вопрос, который изначально задавал, за исключением части (b). Я думал, что поскольку потенциальная электрическая энергия в этой точке возрастала, электрический потенциал в этой точке будет выше. В конце концов, электрический потенциал определяется одним из способов: «количество потенциальной электрической энергии, которое имел бы единичный точечный заряд в этом месте». Итак, если у электрона больше PE в конечном положении, не означает ли это, что электрический потенциал в этом конечном положении тоже больше?
Электрический потенциал выше и ниже
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v