Разница между электрическим потенциалом и энергией электрического потенциала

Электрический потенциал против электрического потенциала

Электрический потенциал и электрическая потенциальная энергия являются двумя очень ценными понятиями в электрических полях и электромагнитной теории. В этой статье мы сначала обсудим основы электрического потенциала и электрической потенциальной энергии, а затем разницу между двумя.

Что такое электрический потенциал?

При обсуждении электрического потенциала требуется четкое понимание электрического поля для интерпретации термина. Все электрические заряды, движущиеся или неподвижные, создают электрическое поле. Электрическое поле также может быть создано с использованием любых изменяющихся во времени магнитных полей. Есть несколько ключевых факторов электрических полей, которые уместно знать. Это напряженность электрического поля, потенциал электрического поля и плотность электрического потока. Напряженность электрического поля определяется как сила на единичный точечный заряд от электрического поля. Это дается формулой E = Q / 4πεr²; где Q - заряд, ε - электрическая проницаемость среды, а r - расстояние от точки до заряда Q. Сила на точечном заряде q, помещенном 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, где измеряется потенциал. Эта энергия равна работе, проделанной над зарядом при переносе заряда из бесконечности в точку. Если оба заряда положительны, то сила, которая должна быть приложена для переноса пробного заряда 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 положительно, если заряд отрицателен, электрический потенциал также отрицателен. Единицы электрического потенциала - 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 электрическим потенциалом при переносе заряда от бесконечности до заданной точки. Можно видеть, что, поскольку электрический потенциал равен работе, необходимой для создания единичного заряда, энергия электрического потенциала является произведением электрического потенциала и заряда, который вносится. Поскольку потенциальная энергия = V * q, если и V, и q имеют один и тот же знак, что означает, что Q и q имеют один и тот же знак, потенциальная энергия является положительной. Внешняя работа требуется, чтобы принести заряд. Если знаки отличаются, потенциальная энергия становится отрицательной. Это указывает на то, что работа выполняется из самой системы.