Elektriskais potenciāls pret elektrisko potenciālo enerģiju
Elektriskais potenciāls un elektriskā potenciāla enerģija ir divi ļoti vērtīgi jēdzieni elektriskajos laukos un elektromagnētiskajā teorijā. Šajā rakstā mēs vispirms apspriedīsim elektriskā potenciāla un elektriskā potenciāla enerģijas pamatus un pēc tam atšķirību starp tiem.
Kas ir elektriskais potenciāls?
Apspriežot elektrisko potenciālu, termina interpretācijai ir nepieciešama skaidra elektriskā lauka izpratne. Visi elektriskie lādiņi neatkarīgi no tā, vai tie ir kustīgi vai nekustīgi, rada elektrisko lauku. Elektrisko lauku var radīt arī, izmantojot jebkurā laikā mainīgus magnētiskos laukus. Ir vairāki galvenie elektrisko lauku faktori, kas ir jāzina. Tie ir elektriskā lauka intensitāte, elektriskā lauka potenciāls un elektriskās plūsmas blīvums. Elektriskā lauka intensitāte ir definēta kā spēks uz elektriskā lauka punktveida lādiņa vienības. To nosaka pēc formulas E=Q/4πεr2; kur Q ir lādiņš, ε ir vides elektriskā caurlaidība, un r ir punkta attālums no punkta Q lādiņa. Spēks uz punktveida lādiņu q, kas novietots šajā punktā, ir vienāds ar F=Qq/4πεr2. Tā kā q ir 1 kulons, tas arī ir vienāds ar elektriskā lauka intensitāti. Punkta elektrisko potenciālu definē kā enerģiju, kas nepieciešama, lai 1 kulona lādiņu no bezgalības virzītu uz punktu, kurā tiek izmērīts potenciāls. Šī enerģija ir vienāda ar darbu, kas veikts pie lādiņa, pārvedot lādiņu no bezgalības līdz punktam. Ja abi lādiņi ir pozitīvi, spēks, kas jāpieliek, lai testa lādiņu pārvietotu no bezgalības līdz punktam, vienmēr ir vienāds un antiparalēls atgrūšanas spēkam starp diviem lādiņiem. Integrējot F, no bezgalības līdz r, attiecībā pret dr, mēs iegūstam punkta elektrisko potenciālu (V), kas ir Q/4πεr. Tā kā r vienmēr ir pozitīvs, ja lādiņš ir negatīvs, arī elektriskais potenciāls ir negatīvs. Elektriskā potenciāla vienības ir džouls uz kulonu. Statiskais elektriskais lauks ir konservatīvs lauks. Tāpēc statiskā elektriskā lauka elektriskais potenciāls ir neatkarīgs no ceļa. Šāda lauka elektriskais potenciāls ir atkarīgs tikai no stāvokļa.
Kas ir elektriskā potenciālā enerģija?
Elektriskā potenciālā enerģija tiek definēta kā enerģija, kas tiek uzkrāta elektriskā potenciāla dēļ, pārņemot lādiņu no bezgalības līdz dotajam punktam. Var redzēt, ka, tā kā elektriskais potenciāls ir vienāds ar darbu, kas nepieciešams, lai radītu vienības lādiņu, elektriskā potenciālā enerģija ir elektriskā potenciāla un ienestā lādiņa reizinājums. Tā kā potenciālā enerģija=Vq, ja gan V, gan q ir vienas zīmes, kas nozīmē, ka Q un q ir vienādas zīmes, potenciālā enerģija ir pozitīva. Lai celtu maksu, ir nepieciešams ārējs darbs. Ja pazīmes atšķiras, potenciālā enerģija kļūst negatīva. Tas norāda, ka darbs tiek veikts no pašas sistēmas.
Kāda ir atšķirība starp elektrisko potenciālu un elektrisko potenciālo enerģiju?
• Elektriskais potenciāls ir atkarīgs tikai no lādiņa, ko mēra. Elektriskā potenciālā enerģija ir atkarīga no abiem lādiņiem.
• Elektrisko potenciālu mēra voltos vai džoulos uz kulonu. Elektrisko potenciālo enerģiju mēra džoulos.
