Co je to elektrická potenciální energie?

Elektrická potenciální energie je měření množství elektrické energie, která je uložena na určitém místě nebo zařízení, jako je například baterie. Nejběžnějším měřením elektrické potenciální energie jsou volty. To technicky zjednodušuje potenciální energii na elektrický potenciál, přičemž rozdíl spočívá v tom, že se měří na jednotku náboje namísto zohlednění všech specifických nábojů. Je to množství práce, které lze případně provést v důsledku polohy nebo konkrétní konfigurace elektrických nábojů.

Pochopení gravitačního potenciálu energie je dobrý způsob, jak začít pochopit myšlenku energie elektrického potenciálu. Gravitace je síla, která přitahuje všechna těla hmoty k sobě, a gravitační tah Země udržuje věci na zemi. Pokud by někdo měl držet 2,2 librový (1 kg) kámen 3,28 stop (1 m) nad Zemí, byl by v podstatě bojující gravitací. Gravitační síla Země by se snažila strhnout tu skálu dolů a ta síla na nepohyblivou skálu je gravitační potenciální energie, závislá na vzdálenosti od Země a hmotnosti předmětu. Potenciální energie se uvolní při pádu skály.

Elektrický náboj může mít uloženou energii stejným způsobem jako skála držená nad Zemí. Člověk by si mohl představit sféru Van de Graffa - elektrické zařízení, které má kolem sebe kladný náboj a který se často používá ve vědeckých experimentech k ukázání věcí, jako je statická elektřina - a další pozitivní elektrický náboj zadržený od koule. Posun kladného náboje na vnější okraj koule by vyžadoval určité množství energie k překonání elektrického odporu vytvořeného protichůdným polem. Toto množství energie je energie elektrického potenciálu a je ovlivněna vzdáleností od zdroje elektrického pole, protože skála držená dále nad Zemí má více energie gravitačního potenciálu. Kdyby byl náboj zadržený od koule dvakrát tak silný, měl by dvojnásobnou potenciální energii, jako těžší hornina v gravitačním příkladu.

Pro zjednodušení procesu určování měrné elektrické potenciální energie pro určitý objekt nebo obvod se tento termín obvykle zjednodušuje, aby odpovídal za různé náboje. Toto měření se udává v joulech na coulomb, přičemž jouly jsou jednotkou energie a coulomb jsou jednotkou elektrické síly. To znamená, že určité umístění v elektrickém poli by mělo elektrický potenciál 12 joul na coulomb, a z toho může být stanovena specifická energie elektrického potenciálu. Jeden coulombový náboj by měl 12 joulů energie a dva-coulombový náboj měl 24.