Elektripotentsiaal vs elektrienergia potentsiaal
Elektriline potentsiaal ja elektripotentsiaalne energia on elektriväljade ja elektromagnetilise teooria kaks väga väärtuslikku mõistet. Selles artiklis käsitleme esm alt elektripotentsiaali ja elektripotentsiaali põhitõdesid ning seejärel nende kahe erinevust.
Mis on elektripotentsiaal?
Elektrilise potentsiaali üle arutledes on selle mõiste tõlgendamiseks vaja selget arusaamist elektriväljast. Kõik elektrilaengud, olgu need liikuvad või paigal, tekitavad elektrivälja. Elektrivälja saab tekitada ka mis tahes ajas muutuvate magnetväljade abil. On mitmeid elektriväljade võtmetegureid, mida on asjakohane teada. Need on elektrivälja intensiivsus, elektrivälja potentsiaal ja elektrivoo tihedus. Elektrivälja intensiivsus on defineeritud kui jõud, mis mõjub elektriväljast tulenevale ühikulisele punktlaengule. See saadakse valemiga E=Q/4πεr2; kus Q on laeng, ε on keskkonna elektriline läbilaskvus ja r on punkti kaugus punktist Q laengust. Sellesse punkti asetatud punktlaengule q mõjuv jõud on võrdne F=Qq/4πεr2. Kuna q on 1 kulon, võrdub see ka elektrivälja intensiivsusega. Punkti elektripotentsiaal on defineeritud kui energia, mis on vajalik 1 kuloni suuruse punktlaengu viimiseks lõpmatusest potentsiaali mõõdetavasse punkti. See energia on võrdne laenguga tehtud tööga, kui laengu viimisel lõpmatusest punkti. Kui mõlemad laengud on positiivsed, on jõud, mida tuleb rakendada katselaengu viimiseks lõpmatusest punkti, alati võrdne ja antiparalleelne kahe laengu vahelise tõukejõuga. Integreerides F, lõpmatusest r-ni, dr suhtes, saame punkti elektripotentsiaali (V), milleks on Q/4πεr. Kuna r on alati positiivne, siis negatiivse laengu korral on ka elektripotentsiaal negatiivne. Elektripotentsiaali ühikud on džauli kuloni kohta. Staatiline elektriväli on konservatiivne väli. Seetõttu on staatilise elektrivälja elektripotentsiaal teest sõltumatu. Sellise välja elektripotentsiaal sõltub ainult asukohast.
Mis on elektripotentsiaal?
Elektriline potentsiaalne energia on defineeritud kui energia, mis salvestub elektripotentsiaali tõttu laengu võtmisel lõpmatusest antud punkti. On näha, et kuna elektripotentsiaal on võrdne ühiklaengu toomiseks vajaliku tööga, on elektripotentsiaalienergia elektripotentsiaali ja laengu korrutis. Kuna potentsiaalne energia=Vq, kui nii V kui ka q on sama märgiga, mis tähendab, et Q ja q on sama märgiga, on potentsiaalne energia positiivne. Tasu esitamiseks on vaja välistööd. Kui märgid on erinevad, muutub potentsiaalne energia negatiivseks. See näitab, et töö on tehtud süsteemist endast.
Mis vahe on elektripotentsiaalil ja elektripotentsiaalil?
• Elektripotentsiaal sõltub ainult laengust, mida potentsiaali mõõdetakse. Elektriline potentsiaalne energia sõltub mõlemast laengust.
• Elektripotentsiaali mõõdetakse voltides või džaulides kuloni kohta. Elektrilist potentsiaalset energiat mõõdetakse džaulides.
