電気ポテンシャル エネルギーは、ジュールで測定されるポテンシャル エネルギーです。これは、保守的なクーロン力によるものです。これは、定義されたシステム内の特定のポイント料金セットの構成に関連付けられています。どの物体も、それ自身の電荷と、帯電した別の物体との相対位置という 2 つの重要な要素を介して電位エネルギーを持っている可能性があります。これは、外部エージェントが電荷または電荷のシステムを無限から現在の構成に加速することなくもたらすために行った総作業として定義することもできます.
電位エネルギーの定義
物体は、物体自体が持つ電荷と、帯電した他の物体に対する物体の相対位置という 2 つの要素によって電位エネルギーを保有します。電位の大きさは、電場に逆らって物体をある点から別の点に移動するために行われる総仕事量に依存します。オブジェクトが電場に逆らって移動すると、そのオブジェクトの電位エネルギーとして定義されるエネルギーが得られます。任意の電荷の電位エネルギーを取得するには、電位エネルギーを電荷の量で割ります。電気では、電位または電圧と呼ばれる単位電荷あたりの電位エネルギーを使用する方が便利です。
ゼロポテンシャル
電位の性質上、ゼロ点は任意です。座標系の原点として設定できます。それは重要ではありません。一度設定すると、電位のすべての値がゼロに対して測定されます。あるいは、物理的な意味を持つのは電位の変化です。便宜上、電位のゼロは通常設定されます。しかし、通常、ゼロ点の選択には物理的または幾何学的なロジックが存在します。論理的には、ゼロ点は、無限線電荷のために無限に設定する必要があります。これは、ポテンシャルのローカル値が無限大になるためです。実際の電気回路では、接地電位はゼロと見なされます。
電位差
電位差は、電荷に対して仕事を行ってそのポテンシャル エネルギーを変化させたときの最終位置と初期位置の間の電位差として定義されます。その標準メートル単位はボルトまたは V です。アレッサンドロ ボルタにちなんで命名されました。 1 ボルトはクーロンあたり 1 ジュールに相当します。 2 つの場所の間の電位差が 1 ボルトであるとすると、1 クーロンの電荷は、それらの場所の間を移動するときに 1 ジュールのポテンシャル エネルギーを獲得します。電位差はボルト単位で表されるため、電圧と呼ばれることもあります。
数学的には、次のように記述できます
E=W/Q
ここで、E は 2 点間の電位差です
W は電荷をある点から別の点に移動するために行われる仕事です
Q は電荷量をクーロンで表します。
複数回の充電による電位
任意の数の点電荷によって生成される空間内の点の電位は、点電荷の式から計算されます。電圧はスカラー量であるため、これは単純な加算を使用して行われます。連続電荷分布からのポテンシャルは、ソース電荷の各点からの寄与を合計することによって得られます。ポテンシャルの計算は、電場の計算に必要なベクトル和よりも簡単です。複数の電荷による電位は、電荷のすべてのペアのポテンシャル エネルギーを個別に計算し、それらの結果を代数的に加算することによって得られます。
ポイント充電による電位
定義により、電位は単位電荷あたりの電位エネルギーです。数式は V=PE/q です。電位は、任意の場所で 1 点電荷がどれだけのポテンシャル エネルギーを持っているかを示します。ある点での電位は、その位置での荷電粒子の電位エネルギーを粒子の電荷で割った値に等しくなります。試験粒子の電荷は分割されているため、電位は電場そのものに関する「性質」となります。基本的に、PE は q に依存するため、上式の q は相殺されるため、V は q に依存しません。 2 点間の電位差は、しばしば電圧と呼ばれます。
2点電荷系の静電ポテンシャルエネルギー
点電荷のシステムの静電ポテンシャル エネルギーの定義は、電荷のシステムを互いに近づけた後に組み立てるのに必要な作業です。
式:
UE=kq1q2r
UE=電位エネルギー
k=クーロン定数
q1,q2 =料金
r =分離距離
静電場
静電場は静電荷に関連しています。時間とともに変化しない電場です。静電界は、荷電物質のシステムが静止している場合、または電流が変化しない場合に存在します。したがって、クーロンの法則は、そのような場合の場を完全に説明します。静電界は電界とは異なります。電界は静止電荷によって生成されます。電場が電磁波の移動電荷と振動電場によって生成される場合、それは静電場とは言えません。電場に 2 つの点 q と Q があると仮定します。q を Q に近づけるには、反発する電気力に打ち勝つのに十分なほど q を強く押す必要があります。そのため、Q によって生成される反発力を克服するのに十分な力を適用します。
結論:
電位エネルギーはジュールで測定されます。これはポテンシャル エネルギーであり、保守的なクーロン力から生じます。それはまた、電荷または電荷のシステムを無限から現在の構成にするために外部エージェントによって行われる作業として定義することもできます。電位の大きさは、電界に逆らって物体をある点から別の点に移動させるために行われる仕事の量に依存します。電圧ともいう。数学的には、電位差は E=W/Q として表されます。複数の電荷による電位は、電荷のペアごとに個別にポテンシャル エネルギーを計算し、それらの結果を加算することによって得られます。この記事では、電位エネルギーと電位差の概念について説明します。
