Электрический потенциал против электрической потенциальной энергии
Электрический потенциал и электрическая потенциальная энергия - два очень ценных понятия в теории электрических полей и электромагнитной теории. В этой статье мы сначала обсудим основы электрического потенциала и электрической потенциальной энергии, а затем разницу между ними.
Что такое электрический потенциал?
При обсуждении электрического потенциала для интерпретации этого термина требуется четкое понимание электрического поля. Все электрические заряды, независимо от того, движутся они или неподвижны, создают электрическое поле. Электрическое поле также может быть создано с помощью любых изменяющихся во времени магнитных полей. Есть несколько ключевых факторов электрических полей, которые важно знать. Это напряженность электрического поля, потенциал электрического поля и плотность электрического потока. Напряженность электрического поля определяется как сила, действующая на единичный точечный заряд со стороны электрического поля. Это определяется формулой E=Q/4πεr2; где Q - заряд, ε - диэлектрическая проницаемость среды, r - расстояние от точки заряда Q до точки. Сила, действующая на точечный заряд q, помещенный в эту точку, равна F=Qq/4πεr2. Поскольку q равно 1 кулону, это также равно напряженности электрического поля. Электрический потенциал точки определяется как энергия, необходимая для переноса точечного заряда в 1 кулон из бесконечности в точку, в которой измеряется потенциал. Эта энергия равна работе, совершаемой над зарядом при переносе заряда из бесконечности в точку. Если оба заряда положительны, сила, которую нужно приложить, чтобы переместить пробный заряд из бесконечности в точку, всегда равна и антипараллельна силе отталкивания между двумя зарядами. Интегрируя F от бесконечности до r относительно dr, мы получаем электрический потенциал (V) точки, который равен Q/4πεr. Поскольку r всегда положителен, если заряд отрицателен, электрический потенциал также отрицателен. Единицами электрического потенциала являются джоуль на кулон. Статическое электрическое поле является консервативным полем. Следовательно, электрический потенциал статического электрического поля не зависит от пути. Электрический потенциал такого поля зависит только от положения.
Что такое электрическая потенциальная энергия?
Электрическая потенциальная энергия определяется как энергия, запасенная за счет электрического потенциала при переносе заряда из бесконечности в заданную точку. Можно видеть, что, поскольку электрический потенциал равен работе, необходимой для внесения единичного заряда, электрическая потенциальная энергия является произведением электрического потенциала и принесенного заряда. Поскольку потенциальная энергия=Vq, если V и q одного знака, что означает, что Q и q одного знака, потенциальная энергия положительна. Для приведения заряда требуется внешняя работа. Если знаки разные, потенциальная энергия становится отрицательной. Это указывает на то, что работа выполняется самой системой.
В чем разница между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией?
• Электрический потенциал зависит только от измеряемого заряда. Электрическая потенциальная энергия зависит от обоих зарядов.
• Электрический потенциал измеряется в вольтах или джоулях на кулон. Электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях.
