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距離が3倍に減少すると、2つの正の荷電粒子間の電位エネルギーはどのように変化しますか?

2つの積極的に帯電した粒子間の距離を減らすと、電位エネルギーがどのように変化するかは次のとおりです。

関係を理解する

* Coulomb's Law: 2つの荷電粒子間の力は、それらの電荷の積に直接比例し、それらの間の距離の平方に反比例します。

* 電位エネルギー: 2つの荷電粒子間の電位エネルギーは、現在の分離まで無限の距離からそれらを持ち込むために行われた作業です。 また、電荷の積に直接比例し、それらの間の距離に反比例します。

距離を減らすことの効果

2つの正の荷電粒子間の距離を3倍に減らすと、次のことが起こります。

1。力が増加する: それらの間の力は * 9倍強くなります(距離の平方に反比例するため)。

2。ポテンシャルエネルギーが増加する: また、それらの間の電位エネルギーは、 * 3 *の係数で増加します(距離に反比例するため)。

要約

* 2つの正の荷電粒子間の距離を減らすと、それらの間の電位エネルギーが増加します。

* ポテンシャルエネルギーの増加は、距離の減少に直接比例します。

数学的表現

させて:

* `u`は初期のポテンシャルエネルギーです

*「u」は最終的なポテンシャルエネルギーです

* `r`初期距離です

*「r」は最終距離です(r '=r/3)

電位エネルギーの式は次のとおりです。

u =k *(q1 * q2) / r

r '=r/3なので、次のことを書くことができます。

u '=k *(q1 * q2) / r' =k *(q1 * q2) /(r / 3)=3 * k *(q1 * q2) / r =3u

したがって、最終的なポテンシャルエネルギー(「u」)は、初期ポテンシャルエネルギー( `u`)の3倍です。

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