In der Physik ist elektrische potentielle Energie die potentielle Energie eines elektrostatischen Feldes. Dies bedeutet, dass, wenn eine punktförmige elektrische Ladung an einem Punkt platziert wird, sie eine konservative Kraft auf jede andere vorhandene Ladung ausübt. In diesem Fall hängt die potentielle Energie einer Ladung von der Menge der Ladungen ab, die sie umgibt.
Elektrische potentielle Energie wird auch als elektrostatische potentielle Energie bezeichnet, wenn wir von Systemen mit konstanten elektrischen Feldern über die Zeit sprechen.
Dieses Konzept ähnelt dem der gravitativen potentiellen Energie. Bei der potentiellen Gravitationsenergie wird ein Objekt in einer bestimmten Höhe von einer äußeren Kraft beeinflusst, die es zum Erdmittelpunkt zieht. Wenn es um elektrische potentielle Energie geht, erhält ein geladener Körper, der einer elektrischen Kraft ausgesetzt ist, elektrische potentielle Energie (Ep).
Definition der elektrischen potentiellen Energie
Die elektrische potentielle Energie eines Systems zweier Ladungen, die zwischen ihnen angeordnet sind, ist definiert als die Arbeit, die von der elektrischen Kraft geleistet wird, wenn die beiden Ladungen in einen unendlichen Abstand gebracht werden.
Im Grunde entspricht es der Energie, die eine Ladung allein dadurch besitzt, dass sie sich in einem bestimmten Abstand von der Quellenladung in einem elektrischen Feld befindet, und gibt die potentielle kinetische Energie an, die die Ladung ausdrücken kann, wenn sie sich frei bewegen kann.
Arbeit zum Verschieben einer elektrischen Ladung
Die Arbeit, die die elektrische Kraft verrichtet, um eine elektrische Ladung von Punkt A zu Punkt B zu bewegen, bewirkt, dass die Ladungen potentielle Energie aufnehmen. Wenn wir sie loslassen, wandelt die Kraft, die sie wegzieht, die potentielle Energie in Arbeit um.
Die Arbeit, um ein Teilchen in einem elektrischen Feld von Punkt A zu Punkt B zu bewegen, ist die Differenz der potentiellen Energien an diesen beiden Punkten. Das bedeutet, dass die Arbeit, die diese Felder leisten, um eine elektrische Ladung zwischen zwei Punkten im Raum zu bewegen, nicht vom zurückgelegten Weg, sondern nur von der Anfangs- und Endposition abhängt.
Wie lautet die Formel für elektrische potentielle Energie?
Die elektrische potentielle Energie, die eine Punktladung q hat, in Gegenwart einer anderen Punktladung Q, die zwischen ihnen getrennt ist, ist:
Ep = K⋅Q⋅q / r
wo:
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Ep steht für elektrische potentielle Energie. Im internationalen Maßsystem wird es in Joule (J) gemessen.
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Q und q sind die Werte der beiden Punktladungen, ausgedrückt in Coulomb (C).
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r ist die Distanz, die sie trennt, ausgedrückt in Metern (m).
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K ist die Konstante des Coulombschen Gesetzes. Für Vakuum beträgt sein Wert ungefähr 9 · 10 ^ 9 N · m ^ 2 / C ^ 2.
Wenn die Ladungen das gleiche Vorzeichen haben, ist die elektrische potentielle Energie positiv, gibt es eine positive und eine negative Ladung, ist die potentielle Energie negativ.
Was ist das elektrische Potenzial?
Die potentielle Energie pro Ladungseinheit wird elektrisches Potential genannt. Dieses Konzept ist sehr allgemein gehalten, da das Potenzial an einem Punkt unabhängig von der Testlast ist
