Elektrický potenciál vs elektrická potenciálna energia
Elektrický potenciál a elektrická potenciálna energia sú dva veľmi cenné pojmy v elektrických poliach a elektromagnetickej teórii. V tomto článku si najskôr rozoberieme základy elektrického potenciálu a elektrickej potenciálnej energie a potom rozdiel medzi nimi.
Čo je elektrický potenciál?
Pri diskusii o elektrickom potenciáli je na interpretáciu výrazu potrebné jasné pochopenie elektrického poľa. Všetky elektrické náboje, či už sú pohyblivé alebo nehybné, vytvárajú elektrické pole. Elektrické pole je možné vyrobiť aj pomocou ľubovoľného času meniaceho sa magnetického poľa. Existuje niekoľko kľúčových faktorov elektrických polí, ktoré je potrebné poznať. Ide o intenzitu elektrického poľa, potenciál elektrického poľa a hustotu elektrického toku. Intenzita elektrického poľa je definovaná ako sila na náboj jednotkového bodu z elektrického poľa. To je dané vzorcom E = Q / 4πεr 2; kde Q je náboj, ε je elektrická permitivita média ar je vzdialenosť bodu od bodu Q náboja. Sila na bodový náboj q umiestnený v tomto bode sa rovná F = Qq / 4πεr2. Pretože q je 1 coulomb, rovná sa to tiež intenzite elektrického poľa. Elektrický potenciál bodu je definovaný ako energia potrebná na to, aby sa bodový náboj 1 coulomba dostal z nekonečna do bodu, v ktorom sa meria potenciál. Táto energia sa rovná práci vykonanej na náboji pri prenose náboja z nekonečna do bodu. Ak sú oba náboje kladné, sila, ktorá musí byť použitá, aby sa skúšobný náboj dostal z nekonečna do bodu, je vždy rovnaká a antiparalelná s odpudzovacou silou medzi týmito dvoma nábojmi. Integráciou F od nekonečna do r, vzhľadom na dr, dostaneme elektrický potenciál (V) bodu,čo je Q / 4πεr. Pretože r je vždy kladné, je záporný aj elektrický potenciál. Jednotky elektrického potenciálu sú jouly na coulomb. Statické elektrické pole je konzervatívne pole. Preto je elektrický potenciál statického elektrického poľa nezávislý od dráhy. Elektrický potenciál takéhoto poľa závisí iba od polohy.
Čo je to elektrická potenciálna energia?
Elektrická potenciálna energia je definovaná ako energia uložená v dôsledku elektrického potenciálu pri nabíjaní z nekonečna do daného bodu. Je vidieť, že keďže elektrický potenciál sa rovná práci potrebnej na získanie jednotkového náboja, je elektrická potenciálna energia produktom elektrického potenciálu a náboja, ktorý sa doň vnáša. Pretože potenciálna energia = V * q, ak sú obidve V a q rovnakého znamienka, čo znamená, že Q a q sú rovnakého znamienka, potenciálna energia je pozitívna. Na zabezpečenie poplatku je potrebné vykonať externú prácu. Ak sú znaky odlišné, potenciálna energia sa stane negatívnou. To naznačuje, že práca sa vykonáva zo samotného systému.
Aký je rozdiel medzi elektrickým potenciálom a elektrickou potenciálnou energiou?
• Elektrický potenciál závisí iba od náboja, ktorý sa meria. Elektrická potenciálna energia závisí od oboch nábojov.
• Elektrický potenciál sa meria vo voltoch alebo jouloch na coulomb. Elektrická potenciálna energia sa meria v jouloch.
