Dodatni ładunek przechodzi do niższego potencjału

Rozwiązanie

Najpierw koniec minus początek

Dodatni ładunek i malejący potencjał oznaczają spadek energii potencjalnej. Zapisujemy Δφ = 20 V − 50 V. Mikro oznacza 10⁻⁶; iloczyn mikrokulombów i woltów można od razu wyrazić w mikrodżulach.

Rozwiązanie

Różnica wynosi −30 V. Zatem \Delta E_p=(2\ \mu\mathrm C)(-30\ \mathrm V)=-60\ \mu\mathrm J. Praca pola wynosi +60 µJ. Dodatni ładunek stracił energię potencjalną; jeśli nie działały inne siły wykonujące pracę, zyskał tyle samo energii kinetycznej.

Praca zewnętrzna zależy od sposobu ruchu

Gdyby ładunek przenoszono bardzo powoli bez zmiany energii kinetycznej, siła zewnętrzna musiałaby wykonać −60 µJ pracy. Dodatnia praca pola nie wymusza wtedy rozpędzenia: równoważy ją ujemna praca tej siły.

Jeden spadek potencjału, dwa przeciwne znaki energii

Potencjał maleje o 30 V. Dodatni ładunek +2,0 µC traci więc 60 µJ energii potencjalnej. Pole może tyle przekazać do ruchu lub do zewnętrznego urządzenia odbierającego pracę. Nie znamy masy cząstki ani jej początkowej szybkości, więc z samego wyniku +60 µJ nie wyznaczymy szybkości końcowej.

Sprawdź zmianę znaku: dla −2,0 µC na tej samej trasie energia potencjalna wzrosłaby o 60 µJ, a pole wykonałoby −60 µJ. Liczenie wartości bezwzględnej napięcia na samym początku ukryłoby właśnie tę różnicę.

Powiązana teoria

Potencjał, praca i znak ładunku w polu elektrycznym

Dalsza lektura

Materiał referencyjny