Razlika između električne potencijala i električne potencijalne energije

Električni potencijal vs električna potencijalna energija

Električni potencijal i električna potencijalna energija dva su vrlo vrijedna pojma u električnim poljima i elektromagnetskoj teoriji. U ovom ćemo članku prvo razmotriti osnove električnog potencijala i električne potencijalne energije, a zatim i razliku između njih.

Što je električni potencijal?

Kada se govori o električnom potencijalu, za tumačenje termina potrebno je jasno razumijevanje električnog polja. Svi električni naboji, bilo da se kreću ili nepomično, proizvode električno polje. Električno polje se također može proizvesti koristeći magnetska polja koja variraju u bilo kojem vremenu. Postoji nekoliko ključnih faktora električnih polja koje je relevantno znati. To su intenzitet električnog polja, potencijal električnog polja i gustoća električnog toka. Intenzitet električnog polja definiran je kao sila na jediničnu točku naboja iz električnog polja. To je dato formulom E = Q / 4πεr²; gdje je Q naboj, ε je električna propusnost medija, a r je udaljenost točke od točke naboja Q. Sila na točku naboja q smještena u toj točki jednaka je F = Qq / 4πεr2. Budući da je q 1 coulomb, to je također jednako intenzitetu električnog polja. Električni potencijal točke definira se kao energija potrebna za dovođenje točkovnog naboja od 1 kuloma od beskonačnosti do točke za koju se mjeri potencijal. Ta energija jednaka je radu na naboju kada se naboj nađe iz beskonačnosti do točke. Ako su oba naboja pozitivna, sila koja se mora primijeniti kako bi se testni naboj od beskonačnosti do točke preuzeo uvijek je jednaka i antiparalelna s silama odbijanja između dva naboja. Integrirajući F, od beskonačnosti do r, u odnosu na dr, dobivamo električni potencijal (V) točke, koji je Q / 4πεr. Budući da je r uvijek pozitivan, ako je naboj negativan, električni potencijal je također negativan. Jedinice električnog potencijala su joule po coulomb-u. Statično električno polje je konzervativno polje. Stoga je električni potencijal statičkog električnog polja neovisan o putu. Električni potencijal takvog polja ovisi samo o položaju.

Što je električna potencijalna energija?

Električna potencijalna energija definira se kao energija pohranjena zbog električnog potencijala pri preuzimanju naboja od beskonačnosti do određene točke. Može se vidjeti da je, budući da je električni potencijal jednak radu potrebnom za dovođenje jediničnog naboja, energija električnog potencijala proizvod električnog potencijala i naboja koji se donosi. Budući da je potencijalna energija = V * q, ako su i V i q istog znaka, što znači da su Q i q istog znaka, potencijalna energija je pozitivna. Za donošenje punjenja potreban je vanjski posao. Ako su znakovi različiti, potencijalna energija postaje negativna. Ovo ukazuje da se posao obavlja iz samog sustava.