Skip to main content
Global

19.1: Nishati ya Uwezo wa Umeme- Tofauti ya uwezo

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    183737

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Eleza uwezo wa umeme na uwezo wa umeme.
    • Eleza uhusiano kati ya tofauti tofauti na nishati ya uwezo wa umeme.
    • Eleza volt elektroni na matumizi yake katika mchakato submicroscopic.
    • Kuamua uwezo wa nishati ya umeme kutokana na tofauti tofauti na kiasi cha malipo.

    Wakati malipo ya bure ya bure\(q\) yanaharakishwa na uwanja wa umeme, kama ilivyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\), hutolewa nishati ya kinetic. Mchakato huo unafanana na kitu kinachoharakishwa na shamba la mvuto. Ni kama malipo yanashuka kilima cha umeme ambapo nishati yake ya uwezo wa umeme inabadilishwa kuwa nishati ya kinetic. Hebu tuchunguze kazi iliyofanywa\(q\) kwa malipo na uwanja wa umeme katika mchakato huu, ili tuweze kuendeleza ufafanuzi wa nishati ya uwezo wa umeme.

    Mpya.figure_20_01_01a.jpg
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Malipo yaliyoharakishwa na shamba la umeme ni sawa na wingi unaoshuka kilima. Katika hali zote mbili uwezo wa nishati hubadilishwa kuwa fomu nyingine. Kazi imefanywa kwa nguvu, lakini kwa kuwa nguvu hii ni kihafidhina, tunaweza kuandika\(W=-\Delta \mathrm{PE}\).

    Nguvu ya umeme au Coulomb ni kihafidhina, ambayo ina maana kwamba kazi iliyofanyika\(q\) ni huru ya njia iliyochukuliwa. Hii ni sawa na nguvu ya mvuto kwa kutokuwepo kwa vikosi vya dissipative kama vile msuguano. Wakati nguvu ni kihafidhina, inawezekana kufafanua nishati inayohusishwa na nguvu, na kwa kawaida ni rahisi kukabiliana na nishati inayoweza (kwa sababu inategemea tu nafasi) kuliko kuhesabu kazi moja kwa moja.

    Tunatumia barua PE kuashiria nishati ya uwezo wa umeme, ambayo ina vitengo vya joules (J). Mabadiliko katika nishati ya uwezo\(\Delta \mathrm{PE}\), ni muhimu, tangu kazi iliyofanywa na nguvu ya kihafidhina ni hasi ya mabadiliko katika nishati ya uwezo; yaani,\(W=-\Delta \mathrm{PE}\). Kwa mfano, kazi\(W\) iliyofanywa ili kuharakisha malipo mazuri kutoka kwa kupumzika ni chanya na matokeo ya kupoteza kwa PE, au hasi\(\Delta \mathrm{PE}\). Lazima uwe na ishara ndogo mbele ya\(\Delta \mathrm{PE}\) kufanya\(W\) chanya. PE inaweza kupatikana wakati wowote kwa kuchukua hatua moja kama kumbukumbu na kuhesabu kazi inahitajika kuhamisha malipo kwa hatua nyingine.

    UWEZO WA NISHATI

    \(W=-\Delta \mathrm{PE}\). Kwa mfano, kazi\(W\) iliyofanywa ili kuharakisha malipo mazuri kutoka kwa kupumzika ni chanya na matokeo ya kupoteza kwa PE, au hasi Lazima\(\Delta \mathrm{PE}\) iwe na ishara ndogo mbele ya\(\Delta \mathrm{PE}\) kufanya\(W\) chanya. PE inaweza kupatikana wakati wowote kwa kuchukua hatua moja kama kumbukumbu na kuhesabu kazi inahitajika kuhamisha malipo kwa hatua nyingine.

    Nishati ya uwezo wa nguvu na nishati ya uwezo wa umeme ni sawa kabisa. Uwezo wa nishati akaunti kwa ajili ya kazi iliyofanywa na nguvu kihafidhina na inatoa aliongeza ufahamu kuhusu nishati na nishati mabadiliko bila umuhimu wa kushughulika na nguvu moja kwa moja. Ni kawaida zaidi, kwa mfano, kutumia dhana ya voltage (kuhusiana na nishati ya uwezo wa umeme) kuliko kukabiliana na nguvu ya Coulomb moja kwa moja.

    Kuhesabu kazi moja kwa moja kwa ujumla ni vigumu, kwani\(W=Fd\cos \theta\) na mwelekeo na ukubwa wa\(F\) inaweza kuwa ngumu kwa mashtaka mengi, kwa vitu visivyo na kawaida, na kwa njia za kiholela. Lakini tunajua kwamba, tangu, kazi\(F=qE\), na hivyo\(\Delta \mathrm{PE}\), ni sawia na malipo ya mtihani\(q\) Ili kuwa na wingi wa kimwili ambao ni huru ya malipo ya mtihani, tunafafanua uwezo wa umeme\(V\) (au tu uwezo, tangu umeme inaeleweka) kuwa uwezo nishati kwa malipo ya kitengo:

    \[V=\dfrac{\mathrm{PE}}{q}.\]

    UWEZO WA UMEME

    Hii ni nishati ya uwezo wa umeme kwa malipo ya kitengo.

    \[V=\dfrac{\mathrm{PE}}{q}\]

    Tangu PE ni sawia na\(q\), utegemezi wa\(q\) kufuta. Hivyo\(V\) hautegemei\(q\). Mabadiliko katika nishati uwezo\(\Delta \mathrm{PE}\) ni muhimu, na hivyo sisi ni wasiwasi na tofauti katika uwezo au uwezo tofauti\(\Delta V\) kati ya pointi mbili, ambapo

    \[\Delta V =V_{B}-V_{A}=\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}.\]

    Tofauti tofauti kati ya pointi A na B,\(V_{B}-V_{A}\), inaelezwa kuwa mabadiliko katika nishati ya uwezo wa malipo\(q\) iliyohamishwa kutoka A hadi B, imegawanywa na malipo. Units ya tofauti tofauti ni joules kwa coulomb, kutokana na jina volt (V) baada ya Alessandro Volta.

    \[1\mathrm{V}=1\mathrm{\dfrac{J}{C}}\]

    TOFAUTI YA UWEZO

    Tofauti kati ya pointi A na B\(V_{B}-V_{A}\), inaelezwa kuwa mabadiliko katika nishati ya uwezo wa malipo\(q\) iliyohamishwa kutoka A hadi B, imegawanywa na malipo. Units ya tofauti tofauti ni joules kwa coulomb, kutokana na jina volt (V) baada ya Alessandro Volta.

    \[1\mathrm{V}=1\mathrm{\dfrac{J}{C}}\]

    Neno la kawaida la voltage ni jina la kawaida kwa tofauti tofauti. Kumbuka kwamba wakati wowote voltage inukuliwa, inaeleweka kuwa tofauti kati ya pointi mbili. Kwa mfano, kila betri ina vituo viwili, na voltage yake ni tofauti kati yao. Zaidi ya kimsingi, hatua unayochagua kuwa sifuri volts ni kiholela. Hii ni sawa na ukweli kwamba nishati ya uwezo wa mvuto ina sifuri ya kiholela, kama vile usawa wa bahari au labda sakafu ya ukumbi wa hotuba.

    Kwa muhtasari, uhusiano kati ya tofauti (au voltage) na nishati ya uwezo wa umeme hutolewa na

    \[\Delta V=\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}\: \mathrm{and}\: \Delta \mathrm{PE}=q\Delta V.\]

    TOFAUTI YA UWEZO NA NISHATI YA UMEME

    Uhusiano kati ya tofauti tofauti (au voltage) na nishati ya uwezo wa umeme hutolewa na

    \[\Delta =\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}\: \mathrm{and}\: \Delta \mathrm{PE}=q\Delta V.\]

    Equation ya pili ni sawa na ya kwanza.

    Voltage si sawa na nishati. Voltage ni nishati kwa malipo ya kitengo. Hivyo betri ya pikipiki na betri ya gari inaweza kuwa na voltage sawa (kwa usahihi, tofauti sawa ya uwezo kati ya vituo vya betri), lakini moja huhifadhi nishati zaidi kuliko nyingine tangu\(\Delta PE=q\Delta V\). Betri ya gari inaweza kusonga malipo zaidi kuliko betri ya pikipiki, ingawa wote wawili ni betri 12 V.

    Mfano\(\PageIndex{1}\):Calculating Energy

    Tuseme una betri ya pikipiki ya 12.0 V ambayo inaweza kusonga 5000 C ya malipo, na betri ya gari ya 12.0 V ambayo inaweza kusonga 60,000 C ya malipo. Ni kiasi gani cha nishati ambacho kila hutoa? (Fikiria kwamba thamani ya namba ya kila malipo ni sahihi kwa takwimu tatu muhimu.)

    Mkakati

    Kusema tuna betri ya 12.0 V ina maana kwamba vituo vyake vina tofauti ya uwezo wa 12.0 V. Wakati betri hiyo inaposababisha malipo, inaweka malipo kwa njia ya tofauti ya 12.0 V, na malipo hupewa mabadiliko katika nishati inayoweza sawa na\(\Delta PE=q\Delta V\).

    Ili kupata pato la nishati, tunazidisha malipo yaliyohamishwa na tofauti tofauti.

    Suluhisho

    Kwa betri pikipiki,\(q=5000 \mathrm{C}\) na\(\Delta =12.0\mathrm{V}\). Nishati ya jumla iliyotolewa na betri ya pikipiki ni

    \[\Delta \mathrm{PE}_{cycle}=(5000\mathrm{C})(12.0\mathrm{V})\]

    \[=(5000\mathrm{C})(12.0\mathrm{J/C})\]

    \[=6.00\times 10^{4}\mathrm{J}.\]

    Vile vile, kwa betri ya gari,\(q=60,000\mathrm{C}\) na

    \[\Delta \mathrm{PE}_{car}=(60,000\mathrm{C})(12.0\mathrm{V})\]

    \[=7.20\times 10^{5}\mathrm{J}.\]

    Majadiliano

    Wakati voltage na nishati zinahusiana, sio kitu kimoja. Vipimo vya betri vinafanana, lakini nishati inayotolewa na kila mmoja ni tofauti kabisa. Kumbuka pia kwamba kama betri inavyoondolewa, baadhi ya nishati yake hutumiwa ndani na matone yake ya voltage ya terminal, kama vile wakati vichwa vya kichwa vinapungua kwa sababu ya betri ya chini ya gari. Nishati inayotolewa na betri bado imehesabiwa kama ilivyo katika mfano huu, lakini sio nishati zote zinazopatikana kwa matumizi ya nje.

    Kumbuka kwamba nguvu zilizohesabiwa katika mfano uliopita ni maadili kamili. Mabadiliko katika nishati ya uwezo wa betri ni hasi, kwani inapoteza nishati. Betri hizi, kama mifumo mingi ya umeme, kwa kweli hoja hasi malipo elektroni hasa. Betri hurudia elektroni kutoka kwenye vituo vyao vya hasi (A) kupitia mzunguko wowote unaohusika na kuwavutia kwenye vituo vyao vyema (B) kama inavyoonekana kwenye Kielelezo\(\PageIndex{2}\). Mabadiliko katika uwezo ni\(\Delta V =V_{B}-V_{A}=+12\mathrm{V}\) na malipo\(q\) ni hasi, hivyo hiyo\(\Delta \mathrm{PE}=q\Delta V\) ni hasi, maana ya nishati ya betri imepungua wakati\(q\) imehamia kutoka A hadi B.

    Kichwa cha kichwa kinaunganishwa na betri ya 12 V. Mashtaka mabaya huondoka kwenye terminal hasi ya betri kwenye terminal nzuri, na kusababisha mtiririko wa sasa na kufanya mwanga wa kichwa. Hata hivyo, terminal chanya ina uwezo mkubwa kuliko terminal hasi.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Betri husababisha malipo hasi kutoka kwa terminal yake hasi kupitia kichwa cha kichwa kwenye terminal yake nzuri. Mchanganyiko sahihi wa kemikali katika mashtaka tofauti ya betri ili terminal hasi ina ziada ya malipo hasi, ambayo inakabiliwa na hayo na kuvutia malipo mazuri kwenye terminal nyingine. Kwa suala la uwezo, terminal chanya iko kwenye voltage ya juu kuliko hasi. Ndani ya betri, mashtaka mazuri na hasi huenda.

    Mfano\(\PageIndex{2}\): How Many Electrons Move through a Headlight Each Second?

    Wakati betri ya gari la 12.0 V inaendesha kichwa cha 30.0 W moja, ni elektroni ngapi zinazopitia kila pili?

    Mkakati

    Ili kupata idadi ya elektroni, ni lazima kwanza kupata malipo kwamba wakiongozwa katika 1.00 s. malipo wakiongozwa ni kuhusiana na voltage na nishati kwa njia ya equation\(\Delta \mathrm{PE}=q\Delta V\). Taa ya 30.0 W inatumia joules 30.0 kwa pili. Kwa kuwa betri inapoteza nishati, tuna\(\Delta \mathrm{PE}=-30.0J\) na, kwa kuwa elektroni zinatoka kwenye terminal hasi kwa chanya, tunaona hiyo\(\Delta V=+12.0V\).

    Suluhisho

    Ili kupata malipo\(q\) yalihamishwa, tunatatua equation\(\Delta \mathrm{PE}=q\Delta V\):

    \[q=\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{\Delta V}.\]

    Kuingia maadili kwa\(\Delta PE\) na\(\Delta V\), tunapata

    \[q=\dfrac{-30.0\mathrm{J}}{+12.0\mathrm{V}}=\dfrac{-30.0\mathrm{J}}{+12.0\mathrm{J/C}}=-2.50\mathrm{C}.\]

    Idadi ya elektroni\(n_{e}\) ni chaji ya jumla iliyogawanywa na chaji kwa elektroni. Hiyo ni,

    \[n_{e}=\dfrac{-2.50\mathrm{C}}{-1.60\times 10^{-19}\mathrm{C/e^{-}}}=1.56\times 10^{19} \mathrm{electrons}.\]

    Majadiliano

    Hii ni idadi kubwa sana. Haishangazi kwamba hatuwezi kuchunguza elektroni binafsi na wengi wanapo katika mifumo ya kawaida. Kwa kweli, umeme ulikuwa unatumika kwa miongo mingi kabla ya kuamua kuwa mashtaka ya kusonga katika hali nyingi yalikuwa hasi. Malipo mazuri yanayohamia katika mwelekeo kinyume cha malipo hasi mara nyingi hutoa athari zinazofanana; hii inafanya kuwa vigumu kuamua ni ipi inayohamia au kama wote wanahamia.

    volt elektroni

    Nishati kwa kila elektroni ni ndogo sana katika hali za macroscopic kama ile katika mfano uliopita-sehemu ndogo ya joule. Lakini kwa kiwango kidogo, nishati hiyo kwa chembe (elektroni, proton, au ion) inaweza kuwa ya umuhimu mkubwa. Kwa mfano, hata sehemu ndogo ya joule inaweza kuwa kubwa ya kutosha kwa chembe hizi kuharibu molekuli za kikaboni na kuharibu tishu zilizo hai. Chembe inaweza kufanya uharibifu wake kwa mgongano wa moja kwa moja, au inaweza kuunda mionzi ya hatari, ambayo inaweza pia kuharibu. Ni muhimu kuwa na kitengo cha nishati kinachohusiana na madhara ya submicroscopic. Kielelezo\(\PageIndex{3}\) kinaonyesha hali inayohusiana na ufafanuzi wa kitengo hicho cha nishati. Electroni inaharakisha kati ya sahani mbili za chuma zilizopigwa kama inaweza kuwa katika tube ya televisheni ya zamani au oscilloscope. Electroni hupewa nishati ya kinetiki ambayo baadaye inabadilishwa kuwa aina nyingine—mwanga katika tube ya televisheni, kwa mfano. (Kumbuka kuwa kuteremka kwa elektroni ni kupanda kwa malipo mazuri.) Kwa kuwa nishati inahusiana na voltage na\(\Delta PE=q\Delta V\) tunaweza kufikiria joule kama coulomb-volt.

    Katika bunduki ya elektroni elektroni elektroni huhamia kutoka sahani ya kushtakiwa vibaya hadi kwenye sahani yenye kushtakiwa vyema. Nishati yao ya kinetic itakuwa sawa na nishati inayoweza.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): bunduki ya elektroni ya kawaida huharakisha elektroni kwa kutumia tofauti kati ya sahani mbili za chuma. Nishati ya elektroni katika volts ya elektroni ni sawa na voltage kati ya sahani. Kwa mfano, tofauti ya uwezo wa 5000 V hutoa elektroni 5000 eV.

    Kwa kiwango kidogo cha microscopic, ni rahisi zaidi kufafanua kitengo cha nishati kinachoitwa volt elektroni (eV), ambayo ni nishati iliyotolewa kwa malipo ya msingi ya kasi kwa njia ya tofauti ya uwezo wa 1 V.

    \[1\mathrm{ev}=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1\mathrm{V})=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1\mathrm{J/C})\]

    \[=1.60\times 10^{-19}J.\]

    ELECTRON

    Kwa kiwango cha chini, ni rahisi zaidi kufafanua kitengo cha nishati kinachoitwa volt elektroni (eV), ambayo ni nishati iliyotolewa kwa malipo ya msingi yaliyoharakishwa kupitia tofauti ya uwezo wa 1 V. Katika fomu ya equation,

    \[1 \mathrm{eV}=(1.60\times 10^{-19} \mathrm{C})(1 \mathrm{V})=(1.60\times 10^{-19} \mathrm{C}) (1\mathrm{J/C})\]

    \[=1.60\times 10^{-19} \mathrm{C}\]

    Electron iliharakisha kupitia tofauti tofauti ya 1 V inapewa nishati ya 1 eV. Inafuata kwamba elektroni iliyoharakishwa kupitia 50 V inapewa 50 eV. Tofauti tofauti ya 100,000 V (100 kV) itatoa elektroni nishati ya 100,000 eV (100 kV), na kadhalika. Vile vile, ioni yenye malipo mazuri mara mbili yaliyoharakishwa kupitia 100 V itapewa 200 eV ya nishati. Mahusiano haya rahisi kati ya kuharakisha mashtaka ya voltage na chembe hufanya volt ya elektroni kuwa kitengo cha nishati rahisi na rahisi katika mazingira kama hayo.

    CONNECTIONS: NISHATI

    Volt elektroni (eV) ni kitengo cha kawaida cha nishati kwa michakato ya submicroscopic. Hii itaonekana hasa katika sura za fizikia ya kisasa. Nishati ni muhimu sana kwa masomo mengi kwamba kuna tabia ya kufafanua kitengo maalum cha nishati kwa kila mada kuu. Kuna, kwa mfano, kalori kwa nishati ya chakula, masaa ya kilowatt kwa nishati ya umeme, na therms kwa nishati ya gesi asilia.

    Volt elektroni ni kawaida kuajiriwa katika michakato submicroscopic- kemikali valence nguvu na Masi na nyuklia kisheria nguvu ni miongoni mwa wingi mara nyingi walionyesha katika volts elektroni. Kwa mfano, kuhusu 5 eV ya nishati inahitajika kuvunja molekuli fulani za kikaboni. Ikiwa protoni imeharakishwa kutoka kupumzika kupitia tofauti ya uwezo wa kV 30, inapewa nishati ya kV 30 (30,000 eV) na inaweza kuvunja zaidi ya 6000 ya molekuli hizi (\(30,000 \mathrm{eV}\div 5\mathrm{eV}\)kwa molekuli za\(=6000\) molekuli). Nguvu za kuoza nyuklia zina amri ya MeV 1 (1,000,000 eV) kwa tukio na inaweza, kwa hiyo, kuzalisha uharibifu mkubwa wa kibiolojia.

    Uhifadhi wa Nishati

    Nishati ya jumla ya mfumo imehifadhiwa ikiwa hakuna kuongeza wavu (au kuondoa) ya kazi au uhamisho wa joto. Kwa nguvu za kihafidhina, kama nguvu ya umeme, uhifadhi wa nishati inasema kwamba nishati ya mitambo ni mara kwa mara.

    Nishati ya mitambo ni jumla ya nishati ya kinetic na nishati ya uwezo wa mfumo; yaani,\(KE + PE=\: \mathrm{constant}\). Kupoteza kwa PE ya chembe iliyoshtakiwa inakuwa ongezeko la KE yake. Hapa PE ni nishati ya uwezo wa umeme. Uhifadhi wa nishati ni alisema katika fomu equation kama

    \[\mathrm{KE}+\mathrm{PE}=\mathrm{constant}\]

    au

    \[\mathrm{KE}_{i}+\mathrm{PE}_{i}=\mathrm{KE}_{f}+\mathrm{PE}_{f},\]

    ambapo i na f kusimama kwa hali ya awali na ya mwisho. Kama tulivyopata mara nyingi kabla, kuzingatia nishati inaweza kutupa ufahamu na kuwezesha kutatua tatizo.

    Mfano\(\PageIndex{3}\): Electrical Potential Energy Converted to Kinetic Energy

    Tumia kasi ya mwisho ya elektroni ya bure iliharakisha kutoka kwa kupumzika kupitia tofauti tofauti ya 100 V. (Fikiria kwamba thamani hii ya namba ni sahihi kwa takwimu tatu muhimu.)

    Mkakati

    Tuna mfumo na nguvu tu za kihafidhina. Kwa kuzingatia elektroni imeharakisha katika utupu, na kukataa nguvu ya mvuto (tutaangalia dhana hii baadaye), nishati yote ya uwezo wa umeme inabadilishwa kuwa nishati ya kinetic. Tunaweza kutambua aina ya awali na ya mwisho ya nishati kuwa\(\mathrm{KE}_{i}=0,\mathrm{KE}_{f}=\dfrac{1}{2}mv^{2}, \mathrm{PE}_{i}=qV,\: \mathrm{and}\: \mathrm{PE}_{f}=0\).

    Suluhisho

    Uhifadhi wa nishati inasema kwamba

    \[\mathrm{KE}_{i}+\mathrm{PE}_{i}=\mathrm{KE}_{f}+\mathrm{PE}_{f}\]

    Kuingia fomu zilizotambuliwa hapo juu, tunapata

    \[qV=\dfrac{mv^{2}}{2}.\]

    Sisi kutatua hili kwa\(v\):

    \[v=\sqrt {\dfrac{2qV}{m}}.\]

    Kuingia maadili kwa ajili ya\(q,\: V,\: \mathrm{and}\: m\) kutoa

    \[v=\sqrt{\dfrac{2(-1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(-100 \mathrm{J/C})}{9.11\times 10^{-31}\mathrm{kg}}}\]

    \[=5.93\times 10^{6} \mathrm{m/s}.\]

    Majadiliano

    Kumbuka kwamba malipo yote na voltage ya awali ni hasi, kama katika Kielelezo. Kutokana na majadiliano katika Umeme Charge na Umeme Field, tunajua kwamba vikosi vya umeme kwenye chembe ndogo kwa ujumla ni kubwa sana ikilinganishwa na nguvu ya mvuto. Kasi kubwa ya mwisho inathibitisha kwamba nguvu ya mvuto ni kweli kidogo hapa. Kasi kubwa pia inaonyesha jinsi ilivyo rahisi kuharakisha elektroni na voltages ndogo kwa sababu ya molekuli yao ndogo sana. Voltages juu sana kuliko 100 V katika tatizo hili ni kawaida kutumika katika bunduki elektroni. Vikwazo hivyo vya juu vinazalisha kasi ya elektroni kubwa sana kwamba madhara ya relativistic lazima izingatiwe. Ndiyo sababu voltage ya chini inachukuliwa (kwa usahihi) katika mfano huu.

    Muhtasari

    • Uwezo wa umeme ni uwezo wa nishati kwa malipo ya kitengo.
    • Tofauti kati ya pointi A na B,\(V_{\mathrm{B}}-V_{\mathrm{A}}\), inavyoelezwa kuwa mabadiliko katika nishati ya uwezo wa malipo\(q\) wakiongozwa kutoka A hadi B, ni sawa na mabadiliko katika nishati inayoweza kugawanywa na malipo, Tofauti ya uwezo ni kawaida inayoitwa voltage, inawakilishwa na ishara\(\Delta V\).

    \(\Delta V= \dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}\: \mathrm{and}\: \Delta \mathrm{PE}=q\Delta V.\)

    • Volt elektroni ni nishati iliyotolewa kwa malipo ya msingi yaliyoharakishwa kupitia tofauti tofauti ya 1 V. katika fomu ya equation,

    \(1\mathrm{eV}=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1 \mathrm{V})=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1 \mathrm{J/C})\)

    \(=1.60\times 10^{-19}\mathrm{J}.\)

    • Nishati ya mitambo ni jumla ya nishati ya kinetic na nishati ya uwezo wa mfumo, yaani, Jumla\(\mathrm{KE}+\mathrm{PE}\) hii ni mara kwa mara.

    faharasa

    uwezo wa umeme
    uwezo wa nishati kwa malipo ya kitengo
    tofauti tofauti (au voltage)
    mabadiliko katika nishati ya uwezo wa malipo iliyohamishwa kutoka hatua moja hadi nyingine, imegawanywa na malipo; vitengo vya tofauti tofauti ni joules kwa coulomb, inayojulikana kama volt
    elektroni volt
    nishati iliyotolewa kwa malipo ya msingi iliharakisha kupitia tofauti tofauti ya volt moja
    nishati ya mitambo
    jumla ya nishati kinetic na nishati uwezo wa mfumo, jumla hii ni mara kwa mara