Elektrický potenciál vs. elektrická potenciální energie
Elektrický potenciál a elektrická potenciální energie jsou dva velmi cenné pojmy v elektrických polích a elektromagnetické teorii. V tomto článku probereme nejprve základy elektrického potenciálu a elektrické potenciální energie a poté rozdíl mezi nimi.
Co je elektrický potenciál?
Při diskusi o elektrickém potenciálu je pro interpretaci termínu nutné jasné pochopení elektrického pole. Všechny elektrické náboje, ať už jsou v pohybu nebo v klidu, vytvářejí elektrické pole. Elektrické pole lze také vyrobit za použití kdykoli se měnících magnetických polí. Existuje několik klíčových faktorů elektrických polí, které je třeba znát. Jedná se o intenzitu elektrického pole, potenciál elektrického pole a hustotu elektrického toku. Intenzita elektrického pole je definována jako síla na náboj jednotkového bodu z elektrického pole. To je dáno vzorcem E = Q / 4πεr 2; kde Q je náboj, ε je elektrická permitivita média ar je vzdálenost bodu od bodu Q náboje. Síla na bodový náboj q umístěný v tomto bodě se rovná F = Qq / 4πεr2. Jelikož q je 1 coulomb, rovná se to také intenzitě elektrického pole. Elektrický potenciál bodu je definován jako energie potřebná k přenesení bodového náboje 1 coulomba z nekonečna do bodu, kde je měřen potenciál. Tato energie se rovná práci provedené na náboji při přenesení náboje z nekonečna do bodu. Pokud jsou oba náboje kladné, síla, která musí být aplikována, aby se zkušební náboj přenesl z nekonečna do bodu, je vždy stejná a antiparalelní s odpudivou silou mezi těmito dvěma náboji. Integrací F, od nekonečna do r, vzhledem k dr, získáme elektrický potenciál (V) bodu,což je Q / 4πεr. Protože r je vždy kladné, je-li náboj záporný, je záporný také elektrický potenciál. Jednotky elektrického potenciálu jsou jouly na coulomb. Statické elektrické pole je konzervativní pole. Proto je elektrický potenciál statického elektrického pole nezávislý na dráze. Elektrický potenciál takového pole závisí pouze na poloze.
Co je elektrická potenciální energie?
Elektrická potenciální energie je definována jako energie uložená v důsledku elektrického potenciálu při nabíjení z nekonečna do daného bodu. Je vidět, že protože elektrický potenciál se rovná práci potřebné k přivedení jednotkového náboje, je elektrická potenciální energie produktem elektrického potenciálu a náboje, který je přiveden. Protože potenciální energie = V * q, jsou-li obě V a q stejného znaménka, což znamená, že Q a q jsou stejného znaménka, je potenciální energie kladná. K získání poplatku je nutná externí práce. Pokud jsou znaky odlišné, potenciální energie se stává negativní. To znamená, že se práce provádí ze samotného systému.
Jaký je rozdíl mezi elektrickým potenciálem a elektrickou potenciální energií?
• Elektrický potenciál závisí pouze na náboji, který je měřen. Elektrická potenciální energie závisí na obou poplatcích.
• Elektrický potenciál se měří ve voltech nebo joulech na coulomb. Elektrická potenciální energie se měří v joulech.
