Elektrisch potentieel versus elektrisch potentieel energie
Elektrisch potentieel en elektrische potentiële energie zijn twee zeer waardevolle concepten in elektrische velden en elektromagnetische theorie. In dit artikel bespreken we eerst de basisprincipes van elektrisch potentieel en elektrische potentiële energie en vervolgens het verschil tussen de twee.
Wat is elektrisch potentieel?
Bij het bespreken van de elektrische potentiaal is een duidelijk begrip van elektrisch veld vereist om de term te interpreteren. Alle elektrische ladingen, of ze nu bewegen of stilstaan, wekken een elektrisch veld op. Een elektrisch veld kan ook worden opgewekt met behulp van in de tijd variërende magnetische velden. Er zijn verschillende sleutelfactoren van elektrische velden die relevant zijn om te weten. Dit zijn elektrische veldintensiteit, elektrisch veldpotentiaal en elektrische fluxdichtheid. De elektrische veldintensiteit wordt gedefinieerd als de kracht op een eenheidspuntlading vanuit het elektrische veld. Dit wordt gegeven door de formule E=Q/4πεr2; waarbij Q de lading is, ε de elektrische permittiviteit van het medium en r de afstand van het punt tot het punt Q-lading. De kracht op een puntlading q die op dat punt wordt geplaatst, is gelijk aan F=Qq/4πεr2. Aangezien q 1 coulomb is, is dit ook gelijk aan de elektrische veldintensiteit. De elektrische potentiaal van een punt wordt gedefinieerd als de energie die nodig is om een puntlading van 1 coulomb van oneindig naar het punt te brengen waar de potentiaal wordt gemeten. Deze energie is gelijk aan de arbeid die op de lading wordt verricht wanneer de lading van oneindig naar het punt wordt gebracht. Als beide ladingen positief zijn, is de kracht die moet worden uitgeoefend om de testlading van oneindig naar het punt te brengen altijd gelijk en antiparallel aan de afstotingskracht tussen de twee ladingen. Door F te integreren, van oneindig naar r, met betrekking tot dr, krijgen we de elektrische potentiaal (V) van het punt, wat Q/4πεr is. Aangezien r altijd positief is, is de elektrische potentiaal ook negatief als de lading negatief is. De eenheden van elektrische potentiaal zijn joule per coulomb. Een statisch elektrisch veld is een conservatief veld. Daarom is de elektrische potentiaal van een statisch elektrisch veld padonafhankelijk. De elektrische potentiaal van een dergelijk veld hangt alleen af van de positie.
Wat is elektrische potentiële energie?
Elektrische potentiële energie wordt gedefinieerd als de energie die wordt opgeslagen als gevolg van elektrisch potentieel bij het opladen van oneindig naar het gegeven punt. Het is te zien dat, aangezien de elektrische potentiaal gelijk is aan de arbeid die nodig is om een eenheidslading te brengen, de elektrische potentiële energie het product is van de elektrische potentiaal en de lading die wordt gebracht. Aangezien potentiële energie=Vq, als zowel V als q hetzelfde teken hebben, wat betekent dat Q en q hetzelfde teken hebben, is de potentiële energie positief. Een extern werk is vereist om de lading te brengen. Als de tekens verschillend zijn, wordt de potentiële energie negatief. Dit geeft aan dat het werk vanuit het systeem zelf wordt gedaan.
Wat is het verschil tussen elektrisch potentieel en elektrisch potentieel?
• Elektrische potentiaal is alleen afhankelijk van de lading die de potentiaal wordt gemeten. Elektrische potentiële energie hangt af van beide ladingen.
• Elektrisch potentieel wordt gemeten in volt of joule per coulomb. Elektrische potentiële energie wordt gemeten in joule.
