עמוד:80

80 פרק 4 אנרגיה חשמלית ופוטנציאל חשמלי שימור אנרגיה בשדה חשמלי עד כה טיפלנו בעבודת הכוח החשמלי בלבד . נבדוק מה קורה כאשר על מטען חשמלי הנמצא בשדה חשמלי פועלים F ) . גם כוחות חיצוניים ( ext בהתבסס על חוק " עבודה - אנרגיה קינטית " מתקיים : נציב : ונקבל : או במקרים שבהם עבודת הכוחות החיצוניים שווה לאפס נקבל : לכן : . במילים אחרות, הגודל הוא קבוע . מסקנה : הכוח החשמלי משמר ולכן מקיים את חוק שימור האנרגיה המכנית , בדומה לכוח הכבידה . נקודת ייחוס לחישוב הפרש האנרגיות הפוטנציאליות בלימודי המכניקה ראינו שמקובל לבחור נקודת ייחוס כדי לחשב את הפרש האנרגיות הפוטנציאליות, כאשר מעתיקים מסה בין שתי נקודות . בהקשר לשדה החשמלי, הנוצר על ידי מטענים בודדים נייחים, נוהגים לבחור את נקודת הייחוס בנקודה שבה ניתן להניח שהאנרגיה הפוטנציאלית החשמלית שווה לאפס . נקודה זו רחוקה מאוד מהמטענים היוצרים את השדה . ניתן להתייחס לנקודה זו כאל "אינסוף", כלומר , כאשר r הוא המרחק של המטען q מהמטען Q + יוצר השדה ובה מתקיים . לכן : או המשמעויות של האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית הגדרנו את הגודל כאנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של מטען q בשדה של מטען Q ובמרחק r ממנו . מטעמי סימטריה, זוהי גם האנרגיה של מטען Q בשדה של מטען q . לכן מקובל להגדיר גודל זה כאנרגיה של מערכת שני מטענים הנמצאים במרחק r זה מזה . ניתן לומר גם שאנרגיה זו שווה בגודלה לעבודה שנדרש לבצע כוח חיצוני כדי להעתיק את אחד המטענים או את שני המטענים ממצב שהם במרחק רב ( אינסוף ) ועד למרחק r זה מזה . באופן כללי, אנרגיה פוטנציאלית חשמלית יכולה להיות חיובית או שלילית . במקרים שבהם אחד המטענים חיובי והשני שלילי, יש משיכה חשמלית בין המטענים והאנרגיה הפוטנציאלית שלילית . במקרים אלו יש להשקיע אנרגיה , למשל על ידי עבודה חיצונית, כדי להרחיק את המטענים זה מזה עד לאינסוף .

מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית


לצפייה מיטבית ורציפה בכותר