Електрически потенциал срещу електрическа потенциална енергия
Електрическият потенциал и електрическата потенциална енергия са две много ценни концепции в електрическите полета и електромагнитната теория. В тази статия първо ще обсъдим основите на електрическия потенциал и електрическата потенциална енергия и след това разликата между двете.
Какво е електрически потенциал?
Когато се обсъжда електрически потенциал, е необходимо ясно разбиране на електрическото поле, за да се тълкува терминът. Всички електрически заряди, независимо дали се движат или неподвижни, създават електрическо поле. Електрическо поле може също да бъде създадено с помощта на всякакви променящи се във времето магнитни полета. Има няколко ключови фактора на електрическите полета, които е уместно да знаете. Това са интензитет на електрическото поле, потенциал на електрическото поле и плътност на електрическия поток. Интензитетът на електрическото поле се определя като силата върху единица точков заряд от електрическото поле. Това се дава по формулата E=Q/4πεr2; където Q е зарядът, ε е електрическата проницаемост на средата и r е разстоянието на точката от заряда на точката Q. Силата върху точков заряд q, поставен в тази точка, е равна на F=Qq/4πεr2. Тъй като q е 1 кулон, това също е равно на интензитета на електрическото поле. Електрическият потенциал на точка се определя като енергията, необходима за пренасяне на точков заряд от 1 кулон от безкрайността до точката, в която се измерва потенциалът. Тази енергия е равна на работата, извършена върху заряда при пренасянето на заряда от безкрайността до точката. Ако и двата заряда са положителни, силата, която трябва да се приложи, за да се пренесе пробният заряд от безкрайност до точката, винаги е равна и антипаралелна на силата на отблъскване между двата заряда. Чрез интегриране на F, от безкрайност до r, по отношение на dr, получаваме електрическия потенциал (V) на точката, който е Q/4πεr. Тъй като r винаги е положителен, ако зарядът е отрицателен, електрическият потенциал също е отрицателен. Единиците за електрически потенциал са джаул на кулон. Статичното електрическо поле е консервативно поле. Следователно електрическият потенциал на статично електрическо поле не зависи от пътя. Електрическият потенциал на такова поле зависи само от позицията.
Какво е електрическа потенциална енергия?
Електрическата потенциална енергия се дефинира като енергията, съхранена поради електрическия потенциал при поемане на заряд от безкрайността до дадена точка. Може да се види, че тъй като електрическият потенциал е равен на работата, необходима за привеждане на единичен заряд, електрическата потенциална енергия е произведението на електрическия потенциал и заряда, който се доставя. Тъй като потенциалната енергия=Vq, ако V и q са с един и същи знак, което означава, че Q и q са с един и същи знак, потенциалната енергия е положителна. За повдигане на обвинението е необходима външна работа. Ако знаците са различни, потенциалната енергия става отрицателна. Това показва, че работата се извършва от самата система.
Каква е разликата между електрически потенциал и електрическа потенциална енергия?
• Електрическият потенциал зависи само от заряда, който се измерва. Електрическата потенциална енергия зависи и от двата заряда.
• Електрическият потенциал се измерва във волтове или джаул на кулон. Електрическата потенциална енергия се измерва в джаули.
