Ηλεκτρικό δυναμικό

Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια (EPE) ανά μονάδα φορτίου. (Η μονάδα της ενέργειας είναι το joule και η μονάδα του φορτίου είναι το coulomb.) Το ηλεκτρικό δυναμικό λέει ποια θα είναι η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια ενός φορτισμένου αντικειμένου για κάθε coulomb φορτίου που έχει, ή πόσα joules ενέργειας θα υπάρχουν ανά coulomb. Η μονάδα του ηλεκτρικού δυναμικού, το τζάουλ ανά κουλομπ, ονομάστηκε βολτ στη μνήμη του Αλεσάντρο Βόλτα. Ένα βολτ ισούται με ένα τζάουλ ανά κουλόμπ.

Μια καλή αναλογία είναι το νερό σε μια λίμνη μύλου. Σε μια λίμνη το νερό έχει βαρυτική δυναμική ενέργεια λόγω του πόσο ψηλά βρίσκεται πάνω από το επίπεδο της θάλασσας. Όταν το νερό περνάει πάνω από μια πτώση χάνει ενέργεια. Μπορεί να υπάρχει μια λίμνη στους λόφους με 100 λίτρα νερού και 1000 τζάουλ ενέργειας στη λίμνη, και έτσι υπάρχουν 10 τζάουλ ενέργειας ανά λίτρο. Μια άλλη λίμνη μπορεί να έχει 100 λίτρα νερού αλλά όμως μόνο 500 τζάουλ ενέργειας επειδή η λίμνη βρίσκεται σε μια χαμηλότερη κοιλάδα. Αυτή η λίμνη έχει 5 τζάουλ ανά λίτρο. Παρομοίως, θα μπορούσαμε να έχουμε 100 coulomb φορτίου με 1000 joules ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας αποθηκευμένα κάπου, ίσως σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Το ηλεκτρικό δυναμικό θα ήταν 10 τζάουλ ενέργειας ανά κουλόμπ. Σε ένα άλλο μέρος, ίσως σε ένα άλλο μέρος του ίδιου ηλεκτρικού κυκλώματος, μπορεί να υπάρχει ηλεκτρικό δυναμικό 5 τζάουλ ανά κουλόμπ.

Όπως ακριβώς μια μάζα πέφτει από ένα μέρος όπου έχει υψηλότερη δυνητική ενέργεια, ένα αεροπλάνο ή κάπου στο σύμπαν, σε ένα μέρος όπου έχει χαμηλότερη δυνητική ενέργεια, το έδαφος ή ένα διαφορετικό μέρος στο σύμπαν, έτσι και τα φορτία. Τα φορτία πάντοτε θα πηγαίνουν εκεί όπου έχουν χαμηλότερο ηλεκτρικό δυναμικό ή δυναμικό. Αυτή η μετάβαση ονομάζεται επίσης "πτώση". Μια ομάδα φορτίων ή ένα φορτισμένο αντικείμενο θα πέσει από εκεί όπου υπάρχει ηλεκτρικό δυναμικό 10 joules ανά coulomb σε εκεί όπου υπάρχει ηλεκτρικό δυναμικό 5 joules ανά coulomb, ή από ένα μέρος με ηλεκτρικό δυναμικό 10 βολτ σε ένα μέρος με ηλεκτρικό δυναμικό 5 βολτ. Εάν υπάρχουν 20 coulomb φορτίου σε ένα αντικείμενο, αυτό θα πέσει από το σημείο με ηλεκτρικό δυναμικό (EPE) 200 joules (20 c x (10 j/c) = 200 joules) στο σημείο με ηλεκτρικό δυναμικό 10 βολτ σε σημείο με ηλεκτρικό δυναμικό 100 joules (20 c x (5 j/c) = 100 joules) στο σημείο με ηλεκτρικό δυναμικό 5 βολτ.

Αν και η έννοια αυτή ισχύει και για τη βαρύτητα, δεν τη χρησιμοποιούμε. Είναι σχεδόν πάντα πιο χρήσιμο να σκεφτόμαστε και να χρησιμοποιούμε τη συνολική βαρυτική δυναμική ενέργεια, GPE, ενός αντικειμένου και όχι τη GPE ανά χιλιόγραμμο. Στον ηλεκτρισμό είναι πολύ συχνά πιο χρήσιμο να χρησιμοποιούμε το ηλεκτρικό δυναμικό, την EPE ανά φορτίο, αντί να χρησιμοποιούμε τη συνολική ηλεκτρική δυναμική ενέργεια.

Το ηλεκτρικό δυναμικό δεν είναι το ίδιο με την ηλεκτρική δυναμική ενέργεια. Είναι η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια ανά μονάδα φορτίου. Το ηλεκτρικό δυναμικό δεν ταυτίζεται με τη διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού. Η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού ονομάζεται επίσης τάση (βλ. τη σελίδα τάση).

Σημειώστε ότι το βολτ και η τάση είναι δύο διαφορετικά πράγματα. Το βολτ είναι μια μονάδα με την οποία μετράμε κάτι. Τόσο το ηλεκτρικό δυναμικό όσο και η τάση είναι πράγματα που μετράμε και το βολτ είναι η μονάδα μέτρησης και για τα δύο. Ναι, είναι λίγο μπερδεμένο, αλλά έτσι έχουν τα πράγματα. Το σύμβολο για τη μονάδα βολτ γράφεται με ένα V (9 βολτ ή 9 V). Όταν η τάση χρησιμοποιείται σε έναν τύπο, το σύμβολο για την τάση είναι ένα μικρό v. ( π.χ. τάση = ρεύμα x αντίσταση ή v = ir) Αυτό διακρίνει τη διαφορά μεταξύ βολτ (V) και τάσης (v) όταν υπάρχει μόνο ένα σύμβολο με ένα γράμμα για να προχωρήσουμε. Οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί χρησιμοποιούν το σύμβολο "e" για την τάση (π.χ. e=ir) για να διακρίνουν τη διαφορά με μεγαλύτερη σαφήνεια.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Τι είναι το ηλεκτρικό δυναμικό;

Ερ: Ποιες είναι οι μονάδες για την ηλεκτρική δυναμική ενέργεια και το φορτίο;

Ερ: Πώς μας λέει το ηλεκτρικό δυναμικό για ένα φορτισμένο αντικείμενο;

Ερ: Πώς ονομάζεται η μονάδα του ηλεκτρικού δυναμικού;

Ερ: Πόσο ισούται με ένα βολτ;

Ερ: Ποιος ήταν ο Αλεσάντρο Βόλτα;

Αναζήτηση με γράμμα