Nyckelkoncept
* Electric Field Potential Energy: Detta är den energi som en laddning har på grund av dess position i ett elektriskt fält. Det är analogt med gravitationspotentialenergi.
* arbete: Arbetet som gjorts på en laddning av ett elektriskt fält är den kraft som utövas av fältet multiplicerat med avståndet som laddningen rör sig.
* kraft: Kraften på en laddning i ett elektriskt fält ges av laddningens storlek multiplicerad med den elektriska fältstyrkan (F =QE).
relation
Förändringen i elektrisk potentiell energi (ΔPE) för en laddning när den rör sig i ett elektriskt fält är lika med det negativa av det arbete som utförts av det elektriska fältet på laddningen. Matematiskt:
ΔPE =-W
Där:
* ΔPE är förändringen i elektrisk potentiell energi
* w är det arbete som utförts av det elektriska fältet
härledning
1. arbete: Det arbete som utförts av det elektriska fältet på en laddning ges av:
W =f * d =qe * d (där 'd' är avståndet flyttat)
2. Potentiell energi: Förändringen i potentiell energi är lika med det negativa av det utförda arbetet:
ΔPE =-w =-qe * D
Viktiga punkter
* Riktning: Arbetet som utförts av det elektriska fältet är negativt om laddningen rör sig i samma riktning som det elektriska fältet (potentiell energi minskar). Det är positivt om laddningen rör sig mot fältet (potentiell energi ökar).
* Potentialskillnad: Förändringen i potentiell energi är också relaterad till den potentiella skillnaden (ΔV) mellan de två punkterna där laddningen rör sig:
ΔPE =Q * ΔV
Exempel
Föreställ dig en positiv laddning som rör sig från en punkt med hög potential till en punkt med låg potential i ett enhetligt elektriskt fält.
* Det elektriska fältet gör positivt arbete med laddningen (skjuter det med).
* Laddningen förlorar potentiell energi när den rör sig.
* Potentialskillnaden mellan de två punkterna är negativ (eftersom den slutliga potentialen är lägre än den initiala potentialen).
Sammanfattningsvis
Det arbete som utförts av det elektriska fältet på en laddning är direkt relaterat till förändringen i dess elektriska potentiella energi. Denna förändring är också kopplad till potentialskillnaden mellan start- och slutpunkterna för laddningens rörelse. Dessa relationer är viktiga för att förstå beteendet hos avgifter inom elektriska fält.
