Elektrisk potentiale vs elektrisk potentiel energi
Elektrisk potentiale og elektrisk potentiel energi er to meget værdifulde begreber inden for elektriske felter og elektromagnetisk teori. I denne artikel vil vi først diskutere det grundlæggende om elektrisk potentiale og elektrisk potentiel energi og derefter forskellen mellem de to.
Hvad er elektrisk potentiale?
Når man diskuterer det elektriske potentiale, kræves der en klar forståelse af det elektriske felt for at fortolke begrebet. Alle elektriske ladninger, uanset om de er i bevægelse eller stationære, producerer et elektrisk felt. Et elektrisk felt kan også frembringes ved hjælp af tidsvarierende magnetiske felter. Der er flere nøglefaktorer ved elektriske felter, som er relevante at kende. Disse er elektrisk feltintensitet, elektrisk feltpotentiale og elektrisk fluxtæthed. Det elektriske felts intensitet er defineret som kraften på en enhedspunktladning fra det elektriske felt. Dette er givet af formlen E=Q/4πεr2; hvor Q er ladningen, ε er mediets elektriske permittivitet, og r er afstanden af punktet fra punktet Q ladning. Kraften på en punktladning q placeret i det punkt er lig med F=Qq/4πεr2. Da q er 1 coulomb, er dette også lig med det elektriske felts intensitet. Et punkts elektriske potentiale er defineret som den energi, der kræves for at bringe en punktladning på 1 coulomb fra uendeligt til det punkt, hvor potentialet måles. Denne energi er lig med det arbejde, der udføres på ladningen, når ladningen bringes fra det uendelige til punktet. Hvis begge ladninger er positive, er den kraft, der skal påføres for at tage testladningen fra uendeligt til punktet, altid lig og antiparallel med frastødningskraften mellem de to ladninger. Ved at integrere F, fra uendelig til r, med hensyn til dr, får vi det elektriske potentiale (V) af punktet, som er Q/4πεr. Da r altid er positiv, hvis ladningen er negativ, er det elektriske potentiale også negativt. Enhederne for elektrisk potentiale er joule pr. coulomb. Et statisk elektrisk felt er et konservativt felt. Derfor er det elektriske potentiale af et statisk elektrisk felt vejuafhængig. Det elektriske potentiale af et sådant felt afhænger kun af positionen.
Hvad er elektrisk potentiel energi?
Elektrisk potentiel energi er defineret som den energi, der lagres på grund af elektrisk potentiale, når en ladning tages fra uendeligt til det givne punkt. Det kan ses, at da det elektriske potentiale er lig med det arbejde, der kræves for at bringe en enhedsladning, er den elektriske potentielle energi produktet af det elektriske potentiale og den ladning, der bringes. Da potentiel energi=Vq, hvis både V og q er af samme fortegn, hvilket betyder, at Q og q er af samme fortegn, er den potentielle energi positiv. Der kræves et eksternt arbejde for at rejse sigtelsen. Hvis tegn er forskellige, bliver den potentielle energi negativ. Dette indikerer, at arbejdet udføres fra selve systemet.
Hvad er forskellen mellem elektrisk potentiale og elektrisk potentiel energi?
• Det elektriske potentiale afhænger kun af den ladning, som potentialet måles. Elektrisk potentiel energi afhænger af begge ladninger.
• Elektrisk potentiale måles i volt eller joule pr. coulomb. Elektrisk potentiel energi måles i joule.
