Wat is elektrische potentiële energie?

Elektrische potentiële energie is een meting van de hoeveelheid elektrische energie die is opgeslagen op een bepaalde locatie of apparaat, zoals een batterij. De meest gebruikelijke meting van elektrische potentiële energie is volt. Dit vereenvoudigt technisch de potentiële energie in elektrisch potentieel, het verschil is dat het wordt gemeten per ladingseenheid in plaats van rekening te houden met alle specifieke ladingen. Het is de hoeveelheid werk die mogelijk kan worden gedaan als gevolg van de positie of specifieke configuratie van de elektrische ladingen.

Het begrijpen van potentiële zwaartekrachtenergie is een goede manier om het idee van elektrische potentiële energie te begrijpen. Zwaartekracht is een kracht die alle lichamen van materie naar elkaar toe trekt en de zwaartekracht van de aarde houdt dingen op de grond. Als iemand een rots van 1 kg boven de aarde zou houden, zou hij of zij in feite de zwaartekracht bestrijden. De zwaartekracht van de aarde zou proberen die rots naar beneden te trekken, en die kracht op de onbeweeglijke rots is potentiële zwaartekrachtenergie, afhankelijk van de afstand tot de aarde en het gewicht van het object. De potentiële energie wordt vrijgegeven wanneer de rots valt.

Een elektrische lading kan energie hebben opgeslagen op dezelfde manier als een rots die boven de aarde wordt gehouden. Je zou je een Van de Graff-bol kunnen voorstellen - een elektrisch apparaat dat een positieve lading heeft aan de buitenkant en dat vaak wordt gebruikt in wetenschappelijke experimenten om dingen zoals statische elektriciteit te laten zien - en een andere positieve elektrische lading die van de bol wordt weggehouden. Om de positieve lading naar de buitenrand van de bol te duwen, zou een bepaalde hoeveelheid energie nodig zijn om de elektrische afstoting te overwinnen die door het tegengestelde veld wordt gecreëerd. Deze hoeveelheid energie is de elektrische potentiële energie en deze wordt beïnvloed door de afstand tot de bron van het elektrische veld, zoals een rots die verder boven de aarde wordt gehouden, meer potentiële gravitatie-energie heeft. Als de lading weggehouden van de bol twee keer zo krachtig was, zou het twee keer de potentiële energie hebben, zoals een zwaardere rots in het voorbeeld van de zwaartekracht.

Om het proces van het bepalen van de specifieke elektrische potentiële energie voor een bepaald object of circuit te vereenvoudigen, wordt de term meestal vereenvoudigd om rekening te houden met verschillende ladingen. Deze meting wordt gegeven in joules per coulomb, waarbij joules een eenheid van energie is en coulomb een eenheid van elektrische kracht. Dit betekent dat een bepaalde locatie binnen een elektrisch veld een elektrisch potentieel van 12 joule per coulomb zou hebben, en de specifieke elektrische potentiële energie kan hieruit worden bepaald. Een lading met één coulomb zou 12 joule energie hebben en een lading met twee coulomb zou 24 hebben.