Co to jest energia potencjalna elektryczna?
Energia potencjalna elektryczna to pomiar ilości energii elektrycznej, która jest magazynowana w określonym miejscu lub urządzeniu, takim jak bateria. Najczęstszym pomiarem energii potencjalnej elektrycznej są wolty. To technicznie upraszcza energię potencjalną w potencjał elektryczny, z tą różnicą, że jest mierzona na jednostkę ładunku zamiast uwzględniać wszystkie określone ładunki. Jest to ilość pracy, jaką można wykonać w wyniku położenia lub szczególnej konfiguracji ładunków elektrycznych.
Zrozumienie grawitacyjnej energii potencjalnej jest dobrym sposobem na zrozumienie idei elektrycznej energii potencjalnej. Grawitacja jest siłą, która przyciąga wszystkie ciała materii do siebie, a przyciąganie grawitacyjne Ziemi utrzymuje rzeczy na ziemi. Gdyby ktoś trzymał skałę o masie 2,2 funta (1 kg) 3,28 stopy (1 m) nad Ziemią, walczyłby w zasadzie z grawitacją. Siła grawitacyjna Ziemi będzie próbowała ściągnąć tę skałę w dół, a siła działająca na nieruchomą skałę jest grawitacyjną potencjalną energią, zależną od odległości od Ziemi i ciężaru obiektu. Energia potencjalna jest uwalniana, gdy kamień zostanie zrzucony.
Ładunek elektryczny może magazynować energię w taki sam sposób jak skała trzymana nad ziemią. Można sobie wyobrazić sferę Van de Graffa - urządzenie elektryczne, które ma wokół siebie ładunek dodatni i które jest często używane w eksperymentach naukowych w celu pokazania rzeczy takich jak elektryczność statyczna - i inny dodatni ładunek elektryczny trzymany z dala od kuli. Przesunięcie ładunku dodatniego na zewnętrzną krawędź kuli wymagałoby pewnej ilości energii, aby pokonać odpychanie elektryczne wytwarzane przez przeciwne pole. Ta ilość energii jest elektryczną energią potencjalną i zależy od odległości od źródła pola elektrycznego, podobnie jak skała utrzymywana wyżej nad Ziemią ma więcej energii potencjalnej grawitacji. Gdyby ładunek trzymany z dala od kuli był dwa razy silniejszy, miałby podwójną energię potencjalną, tak jak cięższa skała w przykładzie grawitacyjnym.
Aby uprościć proces określania konkretnej energii potencjalnej elektrycznej dla określonego obiektu lub obwodu, termin zwykle upraszcza się, uwzględniając różne ładunki. Pomiar ten podawany jest w dżulach na kulomb, przy czym dżule są jednostką energii, a kulomb - jednostką siły elektrycznej. Oznacza to, że pewne położenie w polu elektrycznym miałoby potencjał elektryczny wynoszący 12 dżuli na kulomb i na tej podstawie można określić konkretną energię potencjalną elektryczną. Jeden ładunek kulombowy miałby 12 dżuli energii, a ładunek dwóch kulombów miałby 24.