一般に、電気ポテンシャル エネルギーは、保存されたクーロン力から得られるポテンシャル エネルギー (ジュール単位で測定) であり、指定されたシステム内の点電荷の特定のセットの構成に関連しています。アイテムは、2 つの重要な要因によって電位エネルギーを持つ場合があります。それは、それ自身の電荷と、他の帯電した物体との相対位置です。
「電位エネルギー」という用語は、さまざまな程度の電場を持つシステムのポテンシャルエネルギーを表すために使用され、「静電ポテンシャルエネルギー」という用語は、静的または時不変の電場を持つシステムのポテンシャルエネルギーを表すために使用されます.
定義
一般に、点電荷のシステムの電位エネルギーは、無限の距離から来るシステムのように、この電荷のシステムを互いに近づけることによって組み立てるのに必要な仕事として定義されます。
あるいは、与えられた電荷または電荷システムの電位エネルギーは、電荷または電荷システムを加速することなく無限から現在の構成にする際に外部エージェントによって行われるネットワークと呼ばれます。
電界 E の存在下での位置 r における 1 点電荷 q の静電ポテンシャル エネルギー U は、基準位置 rref からその位置 r に移動する静電力によってなされる仕事 W の負として定義されます。 /P>
数学的には、次のように表されます:
ここで、E は静電界です。
dr は変位ベクトルです。
ワンポイント充電システムに蓄えられたエネルギー
単一の点電荷を含むシステムの静電ポテンシャル エネルギーはゼロです。これは、外部エージェントが点電荷を無限から最終的な位置に移動する機能を実行しなければならない静電力の源が他にないためです。
点電荷とその静電ポテンシャルとの相互作用についてよくある疑問が生じます。この相互作用はポイント自体を充電するために機能しないため、ポイント充電自体の移動には寄与せず、システムの蓄積エネルギーにも寄与しません.
2 点充電システムに蓄えられたエネルギー
点電荷 q が、点電荷 Q1 に近い最終位置にあると考えてみましょう。したがって、Q1 による電位は次のようになります。
したがって、Q1 のポテンシャルにおける q の静電ポテンシャル エネルギーは次のようになります。
ここで、r1 は 2 つの点電荷間の分離です
ゼロポテンシャル
ポテンシャルの性質は、ゼロ点が任意であり、座標系の原点のように設定できることです。それが重要ではないという意味ではありません。ポテンシャルのゼロが設定されている場合、ポテンシャルの総量はゼロの量との関係で測定されます。言い方を変えれば、物理的な意味を持つのは電位の変化です。
ゼロ電位（電圧）は使いやすいように設定されていますが、通常、ゼロ点の選択には実用的または幾何学的な概念があります。単位点電荷または局所的な電荷の集合の場合、ゼロ点を無限遠に設定するのが論理的です。しかし、無限の線電荷の場合、ポテンシャルの局所的な値が無限大になるため、これは妥当なオプションではありません。電気回路では、グランドまたはアース電位は一般にゼロと見なされ、すべてがアースを基準としています。
結論
この記事では、電気ポテンシャルエネルギーについて学びました。電位エネルギーは、電場に逆らって電荷を移動させるのに必要なエネルギーです。電場で電荷を移動し続けるには、より多くのエネルギーが必要ですが、より強い電場に移動するには、より多くのエネルギーが必要です.
電位または電圧は、電界内の 2 点間の単位電荷あたりのポテンシャル エネルギーの差です。
