Electric Potential Energy. Electric Potential and Parallel Plates

Electric Potential Energy Electric Potential and Parallel Plates 1 http://hyperphysics.phy­astr.gsu.edu/hbase/electric/vandeg.html The Van de Gra...
Author: Sharleen Small
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Electric Potential Energy

Electric Potential and Parallel Plates

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http://hyperphysics.phy­astr.gsu.edu/hbase/electric/vandeg.html

The Van de Graaff  generator is an impressive  electrostatic generator that is  capable of producing  enormously large static  electric potentials. In fact,  giant Van de Graaff  generators can produce  miliions of volts leading to  awesome displays of corona  and lightning. More modest  "class room" sized Van de  Graaff generators typically  produce 100,000 V to  500,000 V.

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Consider out previous work with potential energy Fapp Δd

We know from previous studies, that work is done when we move an object in the  direction of the force

Mass

W = FgΔd Fg

In fact in this case we would change the  gravitational potential of the book from 0J to a value of

ΔEp = FΔd How about we consider this from an electrical point charge of view

Work certainly would be required to "work" if we wanted to move the positive charge away from the negative charge

Electric potential energy is the energy stored in the the system of two  charges a certain distance apart.  Electric potential Energy equals the work  done to move a small charge:

THINK When is the monkey  working?

Can you think of other situations that would involve work?

Example #1 Moving a small charge from one position in an electric field to another position requires 3.2 x 10­19 J of work.  How much potential energy will be gainedby the charge?

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Electric Potential

Suppose two positive charges are pushed towards positive plate

+ + +

+ +

wire

Twice as much work is done, and twice as much electric potential  energy is stored in the system.  However, just as much electrical potential energy is still stored per charge. Storing 10 J of energy in 1 charge is the same as storing 5 J in 2 charges

It is often convenient to consider just the electric potential energy per unit charge at a location We have a new term for this type of energy

Electric Potential or Voltage

The charge in electric potential energy stored pre unit charge

change in electric potential energy Electric potential = 

V = 

ΔE  q

charge

V = 

W q

b/c work is energy

Example #2 Moving a small charge of 1.6 x 10­19 C between two parallel plates increases its electrical potential energy by 3.2 x 10­16 J.  Determine the electrical potential difference between the two plates. 

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With Your partner try to solve these two questions

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Electric Potential Difference When a charge moves from one location to another, it experiences a  change in electric potential between the two points.  This change is  referred to as an electric potential difference

ΔV = Vf ­ Vi

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Electric Field between Parallel Plates The field lines between two large, flat, parallel, oppositely charged  conducting plates are perpendicular to the plates:

The Electric field between plates is UNIFORM 

No matter where you place a charge the electric field will be the same numerical value!

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Calculating Electric Field Strength between parallel plates:

In the case of parallel plates having a potential  difference, V, separated by a distance, d, the field  strength |E| is V |E| =  Δ d

OR

Example  Calculate the electric field strength between two parallel plates  that are  6.00 x 10­2   m apart and the potential difference on the  plates is  12.0 V

Charged parallel plates

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BONUS PROJECT

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Example

To calculate the magnitude of the electric field between the plates, use the equation

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Consider this example A balloon is rubbed with with fur.  The balloon aquires an electric potential of a few thousand volts.  In other words the electric potential stored per coulomb of charge on the balloon is a few thousand volts

 p written as  V = Δq

Check and Reflect Section 11.2

Now suppose the balloon were to gain 1 C of charge during rubbing In order for the voltage to stay the same, a few thousand joules of  work would be needed to produce the electrical energy that would  allow the balloon to maintain a constant voltage

Section 11.2

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