Elektrisches Potential vs. Elektrische potentielle Energie
Elektrisches Potential und elektrische potentielle Energie sind zwei sehr wertvolle Konzepte in elektrischen Feldern und elektromagnetischer Theorie. In diesem Artikel werden wir zuerst die Grundlagen des elektrischen Potentials und der elektrischen potentiellen Energie besprechen und dann den Unterschied zwischen den beiden.
Was ist elektrisches Potential?
Bei der Diskussion des elektrischen Potentials ist ein klares Verständnis des elektrischen Feldes erforderlich, um den Begriff zu interpretieren. Alle elektrischen Ladungen, ob bewegt oder stationär, erzeugen ein elektrisches Feld. Ein elektrisches Feld kann auch durch zeitlich veränderliche Magnetfelder erzeugt werden. Es gibt mehrere Schlüsselfaktoren elektrischer Felder, die es zu wissen gilt. Dies sind elektrische Feldstärke, elektrisches Feldpotential und elektrische Flussdichte. Die elektrische Feldstärke ist definiert als die Kraft auf eine Einheitspunktladung aus dem elektrischen Feld. Dies ergibt sich aus der Formel E=Q/4πεr2; wobei Q die Ladung ist, ε die elektrische Permittivität des Mediums ist und r der Abstand des Punktes von der Ladung des Punktes Q ist. Die Kraft auf eine dort platzierte Punktladung q ist gleich F=Qq/4πεr2. Da q 1 Coulomb ist, ist dies auch gleich der elektrischen Feldstärke. Das elektrische Potential eines Punktes ist definiert als die Energie, die erforderlich ist, um eine Punktladung von 1 Coulomb aus dem Unendlichen an den Punkt zu bringen, an dem das Potential gemessen wird. Diese Energie ist gleich der Arbeit, die an der Ladung verrichtet wird, wenn man die Ladung aus dem Unendlichen auf den Punkt bringt. Wenn beide Ladungen positiv sind, ist die Kraft, die aufgebracht werden muss, um die Testladung aus dem Unendlichen in den Punkt zu bringen, immer gleich und antiparallel zur Abstoßungskraft zwischen den beiden Ladungen. Durch Integrieren von F von unendlich bis r in Bezug auf dr erh alten wir das elektrische Potential (V) des Punktes, das Q/4πεr ist. Da r immer positiv ist, ist bei negativer Ladung auch das elektrische Potential negativ. Die Einheit des elektrischen Potentials ist Joule pro Coulomb. Ein statisches elektrisches Feld ist ein konservatives Feld. Daher ist das elektrische Potential eines statischen elektrischen Feldes wegunabhängig. Das elektrische Potential eines solchen Feldes hängt nur von der Position ab.
Was ist elektrische potentielle Energie?
Elektrische potentielle Energie ist definiert als die Energie, die aufgrund des elektrischen Potentials gespeichert wird, wenn eine Ladung aus dem Unendlichen auf den angegebenen Punkt gebracht wird. Da das elektrische Potential gleich der Arbeit ist, die erforderlich ist, um eine Einheitsladung zu bringen, ist die elektrische potentielle Energie das Produkt aus dem elektrischen Potential und der eingebrachten Ladung. Da potentielle Energie=Vq, wenn sowohl V als auch q das gleiche Vorzeichen haben, was bedeutet, dass Q und q das gleiche Vorzeichen haben, ist die potentielle Energie positiv. Eine externe Arbeit ist erforderlich, um die Ladung zu bringen. Bei unterschiedlichen Vorzeichen wird die potentielle Energie negativ. Dies zeigt an, dass die Arbeit vom System selbst ausgeführt wird.
Was ist der Unterschied zwischen elektrischem Potential und elektrischer potentieller Energie?
• Elektrisches Potential ist nur von der Ladung abhängig, das Potential wird gemessen. Die elektrische potentielle Energie hängt von beiden Ladungen ab.
• Das elektrische Potential wird in Volt oder Joule pro Coulomb gemessen. Elektrische potentielle Energie wird in Joule gemessen.
