Різниця між електричним потенціалом та електричною потенційною енергією

Електричний потенціал проти електричної потенційної енергії

Електричний потенціал та електрична потенціальна енергія - це два дуже цінні поняття в електричних полях та електромагнітній теорії. У цій статті ми обговоримо спочатку основи електричного потенціалу та енергії електричного потенціалу, а потім різницю між ними.

Що таке електричний потенціал?

Обговорюючи електричний потенціал, для тлумачення цього терміну потрібно чітке розуміння електричного поля. Усі електричні заряди, рухомі чи нерухомі, виробляють електричне поле. Електричне поле також може бути вироблене з використанням магнітних полів, що змінюються за часом. Існує кілька ключових факторів електричних полів, про які доцільно знати. Це напруженість електричного поля, потенціал електричного поля та щільність електричного потоку. Інтенсивність електричного поля визначається як сила на одиничний заряд від електричного поля. Це задано формулою E = Q / 4πεr²; де Q - заряд, ε - електрична проникність середовища, а r - відстань точки від точки Q заряду. Сила на точковий заряд q, розміщений у цій точці, дорівнює F = Qq / 4πεr2. Оскільки q дорівнює 1 кулону, це також дорівнює напруженості електричного поля. Електричний потенціал точки визначається як енергія, необхідна для приведення точкового заряду в 1 кулоні від нескінченності до точки, в якій вимірюється потенціал. Ця енергія дорівнює роботі, виконаній на заряді при доведенні заряду від нескінченності до точки. Якщо обидва заряди позитивні, сила, яку потрібно застосувати, щоб взяти випробувальний заряд від нескінченності до точки, завжди однакова і протипаралельна силі відштовхування між двома зарядами. Інтегруючи F, від нескінченності до r, відносно dr, ми отримуємо електричний потенціал (V) точки, який дорівнює Q / 4πεr. Оскільки r завжди позитивний, якщо заряд негативний, електричний потенціал також негативний. Одиницями електричного потенціалу є джоуль на кулон. Статичне електричне поле - це консервативне поле. Тому електричний потенціал статичного електричного поля не залежить від шляху. Електричний потенціал такого поля залежить лише від положення.

Що таке електрична потенційна енергія?

Електрична потенціальна енергія визначається як енергія, що зберігається за рахунок електричного потенціалу при взятті заряду від нескінченності до заданої точки. Видно, що оскільки електричний потенціал дорівнює роботі, необхідній для приведення одиничного заряду, енергія електричного потенціалу є добутком електричного потенціалу і заряду, який приводиться. Оскільки потенційна енергія = V * q, якщо і V, і q однакові, це означає, що Q і q мають однаковий знак, потенційна енергія позитивна. Для підняття заряду потрібна зовнішня робота. Якщо ознаки різні, потенційна енергія стає негативною. Це вказує, що робота виконується з самої системи.