Elektromos potenciál vs elektromos potenciálenergia
Az elektromos potenciál és az elektromos potenciálenergia két nagyon értékes fogalom az elektromos mezőkben és az elektromágneses elméletben. Ebben a cikkben először az elektromos potenciál és az elektromos potenciálenergia alapjait, majd a kettő közötti különbséget tárgyaljuk.
Mi az elektromos potenciál?
Ha az elektromos potenciálról beszélünk, a kifejezés értelmezéséhez az elektromos tér világos megértése szükséges. Minden elektromos töltés, akár mozgó, akár álló helyzetben van, elektromos teret hoz létre. Elektromos mezőt bármilyen időben változó mágneses mező felhasználásával is elő lehet állítani. Az elektromos mezőknek számos kulcstényezője van, amelyeket érdemes tudni. Ezek az elektromos tér intenzitása, az elektromos tér potenciálja és az elektromos fluxussűrűség. Az elektromos tér intenzitása az elektromos térből származó egységnyi ponttöltésre ható erő. Ezt az E=Q/4πεr2 képlet adja meg; ahol Q a töltés, ε a közeg elektromos permittivitása, r pedig a pont távolsága a Q töltéstől. Az adott pontban elhelyezett q ponttöltésre ható erő egyenlő F=Qq/4πεr2. Mivel q 1 coulomb, ez is egyenlő az elektromos tér intenzitásával. Egy pont elektromos potenciálját úgy definiáljuk, mint azt az energiát, amely ahhoz szükséges, hogy egy 1 coulomb-os ponttöltés a végtelenből a potenciál mérési pontjáig jusson. Ez az energia egyenlő a töltésen végzett munkával, amikor a töltést a végtelenből a pontba visszük. Ha mindkét töltés pozitív, az erő, amelyet ki kell fejteni, hogy a teszttöltést a végtelentől a pontig vigyük, mindig egyenlő és ellentétes a két töltés közötti taszító erővel. F-et a végtelenből r-be integrálva dr-hez képest megkapjuk a pont elektromos potenciálját (V), ami Q/4πεr. Mivel r mindig pozitív, ha a töltés negatív, az elektromos potenciál is negatív. Az elektromos potenciál mértékegysége joule per coulomb. A statikus elektromos tér konzervatív mező. Ezért a statikus elektromos tér elektromos potenciálja útfüggetlen. Az ilyen tér elektromos potenciálja csak a pozíciótól függ.
Mi az elektromos potenciálenergia?
Az elektromos potenciálenergiát úgy definiáljuk, mint az elektromos potenciál által tárolt energiát, amikor egy töltést a végtelenből az adott pontba viszünk. Látható, hogy mivel az elektromos potenciál egyenlő az egységnyi töltés létrehozásához szükséges munkával, az elektromos potenciálenergia az elektromos potenciál és a felvett töltés szorzata. Mivel a potenciális energia=Vq, ha V és q is azonos előjelű, ami azt jelenti, hogy Q és q azonos előjelű, akkor a potenciális energia pozitív. Külső munka szükséges a vádemeléshez. Ha a jelek eltérőek, a potenciális energia negatív lesz. Ez azt jelzi, hogy a munkát magából a rendszerből végzik.
Mi a különbség az elektromos potenciál és az elektromos potenciál között?
• Az elektromos potenciál csak a mért töltéstől függ. Az elektromos potenciális energia mindkét töltéstől függ.
• Az elektromos potenciált voltban vagy joule per coulomb mértékegységben mérik. Az elektromos potenciális energiát joule-ban mérjük.
