Che cos'è l'energia potenziale elettrica?
L'energia potenziale elettrica è una misura della quantità di energia elettrica immagazzinata in un determinato luogo o dispositivo, come una batteria. La misura più comune di energia elettrica potenziale è i volt. Ciò semplifica tecnicamente l'energia potenziale in potenziale elettrico, con la differenza che viene misurata per unità di carica anziché tenere conto di tutte le cariche specifiche. È la quantità di lavoro che può eventualmente essere eseguita a seguito della posizione o della particolare configurazione delle cariche elettriche.
Comprendere l'energia potenziale gravitazionale è un buon modo per cominciare a capire l'idea dell'energia potenziale elettrica. La gravità è una forza che attira tutti i corpi della materia l'uno verso l'altro e l'attrazione gravitazionale della Terra mantiene le cose a terra. Se qualcuno dovesse reggere una roccia di 2,2 libbre (1 kg) di 3,28 piedi (1 m) sopra la Terra, in pratica combatterà con la gravità. La forza gravitazionale della Terra cercherebbe di abbattere quella roccia, e quella forza sulla roccia immobile è energia potenziale gravitazionale, dipendente dalla distanza dalla Terra e dal peso dell'oggetto. L'energia potenziale viene rilasciata quando la roccia viene lasciata cadere.
Una carica elettrica può aver immagazzinato energia allo stesso modo di una roccia trattenuta sopra la Terra. Si potrebbe immaginare una sfera Van de Graff - un dispositivo elettrico che ha una carica positiva attorno ad essa e che viene spesso utilizzato negli esperimenti scientifici per mostrare cose come l'elettricità statica - e un'altra carica elettrica positiva tenuta lontana dalla sfera. Spingere la carica positiva verso il bordo esterno della sfera richiederebbe una certa quantità di energia per superare la repulsione elettrica creata dal campo opposto. Questa quantità di energia è l'energia potenziale elettrica ed è influenzata dalla distanza dalla sorgente del campo elettrico, come una roccia tenuta più in alto sopra la Terra ha più energia potenziale gravitazionale. Se la carica trattenuta dalla sfera fosse due volte più potente, avrebbe il doppio dell'energia potenziale, come nell'esempio gravitazionale sarebbe una roccia più pesante.
Per semplificare il processo di determinazione dell'energia potenziale elettrica specifica per un determinato oggetto o circuito, il termine è generalmente semplificato per tenere conto di cariche diverse. Questa misura è data in joule per coulomb, con joule come unità di energia e coulomb come unità di forza elettrica. Ciò significa che una determinata posizione all'interno di un campo elettrico avrebbe un potenziale elettrico di 12 joule per coulomb e da questo si può determinare l'energia potenziale elettrica specifica. Una carica di un coulomb avrebbe 12 joule di energia, e una carica di due coulomb avrebbe 24.