Sähköpotentiaali vs. sähköinen potentiaalienergia
Sähköpotentiaali ja sähköpotentiaalienergia ovat kaksi erittäin arvokasta käsitettä sähkökentissä ja sähkömagneettisessa teoriassa. Tässä artikkelissa käsitellään ensin sähköpotentiaalin ja sähköpotentiaalienergian perusteita ja sitten näiden kahden välistä eroa.
Mikä on sähköpotentiaali?
Kun keskustellaan sähköpotentiaalista, termin tulkitsemiseksi tarvitaan selkeä käsitys sähkökentästä. Kaikki sähkövarat, riippumatta siitä, ovatko ne liikkuvia tai paikallaan, tuottavat sähkökentän. Sähkökenttä voidaan tuottaa myös milloin tahansa vaihtelevilla magneettikentillä. Sähkökentillä on useita avaintekijöitä, jotka on hyödyllistä tietää. Nämä ovat sähkökentän voimakkuus, sähkökentän potentiaali ja sähkövirtauksen tiheys. Sähkökentän voimakkuus määritellään voimana, joka kohdistuu sähkökentän yksikköpistevaraukseen. Tämän antaa kaava E = Q / 4πεr 2; missä Q on varaus, ε on väliaineen sähköinen läpäisevyys ja r on pisteen etäisyys pisteestä Q. Tähän pisteeseen sijoitetun pistevarauksen q voima on yhtä suuri kuin F = Qq / 4πεr2. Koska q on 1 coulomb, tämä on myös yhtä suuri kuin sähkökentän voimakkuus. Pisteen sähköpotentiaali määritellään energiana, joka tarvitaan yhden kulonpisteen varauksen tuomiseksi äärettömyydestä pisteeseen, jonka potentiaali mitataan. Tämä energia on yhtä suuri kuin latauksella tehty työ, kun maksu tuodaan äärettömästä pisteeseen. Jos molemmat varaukset ovat positiivisia, voima, joka on kohdistettava testivarausnopeuden viemiseen äärettömyydestä pisteeseen, on aina yhtä suuri ja vastakkainen kahden latauksen välisen työntövoiman kanssa. Integroimalla F, äärettömästä r: ään dr: n suhteen, saadaan pisteen sähköpotentiaali (V),mikä on Q / 4πεr. Koska r on aina positiivinen, jos varaus on negatiivinen, myös sähköpotentiaali on negatiivinen. Sähköpotentiaalin yksiköt ovat joulea kulmaa kohti. Staattinen sähkökenttä on konservatiivinen kenttä. Siksi staattisen sähkökentän sähköpotentiaali on polusta riippumaton. Tällaisen kentän sähköpotentiaali riippuu vain sijainnista.
Mikä on potentiaalinen sähköenergia?
Sähköpotentiaalienergia määritellään sähköpotentiaalista johtuen varastoituneeksi energiaksi, kun lataus tapahtuu äärettömästä annettuun pisteeseen. Voidaan nähdä, että koska sähköpotentiaali on yhtä suuri kuin yksikköpanoksen tuottamiseen vaadittava työ, sähköpotentiaalienergia on sähköpotentiaalin ja tuotetun varauksen tulo. Koska potentiaalienergia = V * q, jos molemmat V ja q ovat samalla merkillä, mikä tarkoittaa, että Q ja q ovat saman merkin, potentiaalinen energia on positiivinen. Ulkopuolinen työ vaaditaan maksun saamiseksi. Jos merkit ovat erilaiset, potentiaalinen energia muuttuu negatiiviseksi. Tämä osoittaa, että työ tehdään itse järjestelmästä.
Mitä eroa on sähköpotentiaalilla ja sähköpotentiaalilla?
• Sähköpotentiaali riippuu vain varauksesta, jonka potentiaali mitataan. Sähköpotentiaalienergia riippuu molemmista varauksista.
• Sähköpotentiaali mitataan voltteina tai jouleina kulmonia kohti. Sähköpotentiaalienergia mitataan jouleina.
