Unterschied zwischen dem elektrischen Potential und der elektrischen Energie

Elektrisches Potenzial vs. elektrische Potenzialenergie

Das elektrische Potenzial und die elektrische Potenzialenergie sind zwei sehr wertvolle Konzepte in elektrischen Feldern und in der elektromagnetischen Theorie. In diesem Artikel werden zunächst die Grundlagen des elektrischen Potentials und der elektrischen Energiepotenziale und dann der Unterschied zwischen den beiden besprochen.

Was ist elektrisches Potenzial??

Bei der Diskussion des elektrischen Potentials ist zur Interpretation des Begriffs ein klares Verständnis des elektrischen Feldes erforderlich. Alle elektrischen Ladungen, ob sie sich bewegen oder stationär sind, erzeugen ein elektrisches Feld. Ein elektrisches Feld kann auch erzeugt werden, indem zu jeder Zeit verschiedene Magnetfelder verwendet werden. Es gibt mehrere Schlüsselfaktoren für elektrische Felder, die zu wissen relevant sind. Dies sind elektrische Feldstärke, elektrisches Feldpotential und elektrische Flussdichte. Die elektrische Feldstärke ist als die Kraft definiert, die auf eine Einheitspunktladung aus dem elektrischen Feld ausgeübt wird. Dies ergibt sich aus der Formel E = Q / 4πεr²; Dabei ist Q die Ladung, ε ist die elektrische Permittivität des Mediums und r ist der Abstand des Punktes vom Punkt Q Ladung. Die Kraft an einer Punktladung q, die an diesem Punkt angeordnet ist, 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 von unendlich auf den Punkt zu bringen, an dem das Potential gemessen wird. Diese Energie entspricht der Arbeit, die mit der Ladung geleistet wird, wenn die Ladung von unendlich auf den Punkt gebracht wird. Wenn beide Ladungen positiv sind, ist die Kraft, die angewendet werden muss, um die Testladung von unendlich bis zum Punkt zu bringen, immer gleich und antiparallel zu der Abstoßungskraft zwischen den beiden Ladungen. Durch Integration von F von unendlich bis r in Bezug auf dr erhalten wir das elektrische Potential (V) des Punktes, das Q / 4πεr ist. Da r immer positiv ist, ist bei einer negativen Ladung auch das elektrische Potential negativ. Die elektrischen Potentialeinheiten sind Joule pro Coulomb. Ein statisches elektrisches Feld ist ein konservatives Feld. Daher ist das elektrische Potential eines statischen elektrischen Feldes pfadunabhängig. 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 von unendlich bis zum gegebenen Punkt erfolgt. Es ist ersichtlich, dass, da das elektrische Potential gleich der Arbeit ist, die erforderlich ist, um eine Einheitsladung zu bringen, die elektrische Potentialenergie das Produkt des elektrischen Potentials und der Ladung ist, die gebracht wird. Da potentielle Energie = V * q ist, wenn sowohl V als auch q dasselbe Vorzeichen haben, was bedeutet, dass Q und Q dasselbe Vorzeichen haben, ist die potentielle Energie positiv. Eine externe Arbeit ist erforderlich, um die Gebühr zu erheben. Wenn die Vorzeichen unterschiedlich sind, wird die potentielle Energie negativ. Dies zeigt an, dass die Arbeit vom System selbst ausgeführt wird.