Elektromos potenciál
Az elektromos potenciál a töltésegységre jutó elektromos potenciális energia (EPE). (Az energia egysége a joule, a töltés egysége pedig a coulomb.) Az elektromos potenciál megmondja, hogy egy töltött tárgy elektromos potenciális energiája mennyi lesz minden egyes coulomb töltés esetén, vagyis hány joule energia jut egy coulombra. Az elektromos potenciál egységét, a joule per coulombot Alessandro Volta emlékére nevezték el voltnak. Egy volt egyenlő egy joule per coulomb.
Egy jó hasonlat a malomtóban lévő víz. A tóban a víznek gravitációs potenciális energiája van, mivel magasan van a tengerszint felett. Amikor a víz átmegy egy vízesésen, energiát veszít. Lehet, hogy a hegyekben van egy tó, amelyben 100 liter víz van, és 1000 joule energia van a tóban, tehát literenként 10 joule energia van. Egy másik tóban lehet, hogy 100 liter víz van, de mégis csak 500 joule energia, mert a tó egy mélyebb völgyben van. Ebben a tóban 5 joule jut egy literre. Hasonlóképpen, lehet, hogy 100 coulomb töltésünk 1000 joule elektromos potenciális energiával van valahol tárolva, talán egy elektromos áramkörben. Az elektromos potenciál 10 joule energiát jelentene coulombonként. Egy másik helyen, talán ugyanabban az elektromos áramkörben egy másik helyen, lehet, hogy az elektromos potenciál 5 joule per coulomb.
Ahogyan egy tömeg egy olyan helyről, ahol nagyobb potenciális energiával rendelkezik - egy repülőgépről vagy a világegyetem egy másik helyéről -, egy olyan helyre esik, ahol kisebb potenciális energiával rendelkezik - a földre vagy a világegyetem egy másik helyére -, ugyanúgy a töltések is lezuhannak. A töltések mindig oda mennek, ahol alacsonyabb elektromos potenciáljuk vagy potenciáljuk van. Ezt az elmozdulást "esésnek" is nevezik. Egy töltéscsoport vagy egy töltött tárgy onnan, ahol 10 joule per coulomb elektromos potenciál van, oda fog esni, ahol 5 joule per coulomb elektromos potenciál van, vagy egy olyan helyről, ahol 10 voltos elektromos potenciál van, oda, ahol 5 voltos elektromos potenciál van. Ha egy tárgyon 20 coulomb töltés van, akkor a tárgy a 10 voltos elektromos potenciálú helyen 200 joule (20 c x (10 j/c) = 200 joule) elektromos potenciálenergiával rendelkezik, míg az 5 voltos elektromos potenciálú helyen 100 joule (20 c x (5 j/c) = 100 joule) elektromos potenciálenergiával rendelkezik.
Bár ez a koncepció a gravitációra is érvényes, mi nem használjuk. Szinte mindig hasznosabb egy tárgy teljes gravitációs potenciális energiájára (GPE) gondolni és azt használni, és nem a kilogrammonkénti GPE-t használni. Az elektromosságban nagyon gyakran hasznosabb az elektromos potenciálenergiát, a töltésenkénti EPE-t használni ahelyett, hogy a teljes elektromos potenciális energiát használnánk.
Az elektromos potenciál nem azonos az elektromos potenciális energiával. Ez az egységnyi töltésre jutó elektromos potenciális energia. Az elektromos potenciál nem azonos az elektromos potenciálkülönbséggel. Az elektromos potenciálkülönbséget feszültségnek is nevezik (lásd a feszültség oldalt).
Felhívjuk figyelmét, hogy a volt és a feszültség két különböző dolog. A volt egy olyan mértékegység, amellyel valamit mérünk. Mind az elektromos potenciál, mind a feszültség olyan dolog, amit mérünk, és a volt mindkettő mértékegysége. Igen, egy kicsit zavaros, de ez a helyzet. A volt egység szimbólumát V-vel írjuk (9 volt vagy 9 V). Amikor a feszültséget egy képletben használjuk, a feszültség szimbóluma egy kis v. ( pl. feszültség = áram x ellenállás vagy v = ir) Ez megkülönbözteti a különbséget a volt (V) és a feszültség (v) között, amikor csak egy betűs szimbólum áll rendelkezésre. A villamosmérnökök az "e" jelet használják a feszültségre (pl. e=ir), hogy a különbséget világosabban megkülönböztessék.
Kérdések és válaszok
K: Mi az elektromos potenciál?
V: Az elektromos potenciál a töltésegységre jutó elektromos potenciális energia (EPE).
K: Milyen mértékegységei vannak az elektromos potenciális energiának és a töltésnek?
V: Az energia egysége a joule, a töltés egysége pedig a coulomb.
K: Hogyan árulkodik az elektromos potenciál egy töltött tárgyról?
V: Az elektromos potenciál megmondja, hogy egy töltött tárgy elektromos potenciális energiája mennyi lesz minden egyes coulombnyi töltés esetén, vagy hogy egy coulombra hány joule energia jut.
K: Mi az elektromos potenciál mértékegysége?
V: Az elektromos potenciál mértékegysége, a joule per coulomb, Alessandro Volta emlékére nevezték el voltnak.
K: Mennyit tesz ki egy volt?
V: Egy volt egyenlő egy joule per coulomb.
K: Ki volt Alessandro Volta?
V: Alessandro Volta olasz fizikus volt, aki 1800-ban feltalálta az első akkumulátort.
