Elektrostatik
Das elektrische Potential ist die elektrische potentielle Energie (EPE) pro Ladungseinheit. (Die Einheit der Energie ist das Joule und die Einheit der Ladung ist das Coulomb.) Das elektrische Potential gibt an, wie hoch die elektrische potentielle Energie eines geladenen Objekts für jedes Coulomb der Ladung ist, die es besitzt, oder wie viele Joule Energie pro Coulomb vorhanden sind. Die Einheit für das elektrische Potential, Joule pro Coulomb, wird in Erinnerung an Alessandro Volta Volt genannt. Ein Volt entspricht einem Joule pro Coulomb.
Eine gute Analogie ist Wasser in einem Mühlenteich. In einem Teich hat das Wasser aufgrund seiner Höhe über dem Meeresspiegel ein Gravitationspotential. Wenn das Wasser über einen Wasserfall stürzt, verliert es Energie. In den Hügeln könnte es einen Teich mit 100 Litern Wasser und 1000 Joule Energie im Teich geben, und so gibt es 10 Joule Energie pro Liter. Ein anderer Teich hat vielleicht 100 Liter Wasser, aber nur 500 Joule Energie, weil der Teich in einem unteren Tal liegt. Dieser Teich hat 5 Joule pro Liter. In ähnlicher Weise könnten wir 100 Coulomb Ladung mit 1000 Joule elektrischer Potentialenergie irgendwo gespeichert haben, vielleicht in einem Stromkreis. Das elektrische Potenzial würde 10 Joule Energie pro Coulomb betragen. An einer anderen Stelle, vielleicht an einer anderen Stelle im gleichen Stromkreis, könnte ein elektrisches Potential von 5 Joule pro Coulomb vorhanden sein.
Genauso wie eine Masse von einem Ort mit höherer potentieller Energie, einem Flugzeug oder irgendwo im Universum, an einen Ort mit niedrigerer potentieller Energie, den Erdboden oder einen anderen Ort im Universum fällt, so werden sie aufgeladen. Ladungen werden immer dorthin gehen, wo sie ein niedrigeres elektrisches Potential oder Potential haben. Dieses Gehen wird auch als "Fallen" bezeichnet. Eine Gruppe von Ladungen oder ein geladener Gegenstand fällt von einem elektrischen Potential von 10 Joule pro Coulomb zu einem elektrischen Potential von 5 Joule pro Coulomb oder von einem Ort mit einem elektrischen Potential von 10 Volt zu einem Ort mit einem elektrischen Potential von 5 Volt. Befinden sich auf einem Gegenstand 20 Coulomb Ladung, so fällt er von einer elektrischen Potentialenergie (EPE) von 200 Joule (20 c x (10 j/c) = 200 Joule) an der Stelle mit einem elektrischen Potential von 10 Volt auf eine elektrische Potentialenergie von 100 Joule (20 c x (5 j/c) = 100 Joule) an der Stelle mit einem elektrischen Potential von 5 Volt.
Dieses Konzept gilt zwar auch für die Schwerkraft, aber wir verwenden es nicht. Es ist fast immer sinnvoller, an die gesamte potentielle Gravitationsenergie, GPE, eines Objekts zu denken und sie zu nutzen und nicht den GPE pro Kilogramm zu verwenden. Bei der Elektrizität ist es sehr oft sinnvoller, das elektrische Potential, den EPE pro Ladung, zu verwenden, anstatt die gesamte elektrische Potentialenergie zu verwenden.
Elektrisches Potential ist nicht dasselbe wie elektrische potentielle Energie. Es ist elektrische potentielle Energie pro Ladungseinheit. Elektrisches Potential ist nicht dasselbe wie elektrische Potentialdifferenz. Die elektrische Potentialdifferenz wird auch als Spannung bezeichnet (siehe Seite Spannung).
Bitte beachten Sie, dass die Voltzahl und die Spannung zwei verschiedene Dinge sind. Das Volt ist eine Einheit, mit der wir etwas messen. Sowohl das elektrische Potential als auch die Spannung sind Dinge, die wir messen, und das Volt ist die Maßeinheit für beides. Ja, das ist etwas verwirrend, aber so ist es nun einmal. Das Symbol für die Einheit Volt wird mit einem V (9 Volt oder 9 V) geschrieben. Wenn Spannung in einer Formel verwendet wird, ist das Symbol für Spannung ein kleingeschriebenes v. ( z.B. Spannung = Strom x Widerstand oder v = ir) Dies unterscheidet den Unterschied zwischen Volt (V) und Spannung (v), wenn nur ein Buchstabensymbol verwendet wird. Elektrotechniker verwenden das Symbol "e" für Spannung (z.B. e=ir), um den Unterschied deutlicher zu erkennen.
Fragen und Antworten
F: Was ist elektrisches Potenzial?
A: Das elektrische Potenzial ist die elektrische potenzielle Energie (EPE) pro Ladungseinheit.
F: Was sind die Einheiten für elektrische potentielle Energie und Ladung?
A: Die Einheit der Energie ist das Joule und die Einheit der Ladung ist das Coulomb.
F: Was sagt das elektrische Potenzial über ein geladenes Objekt aus?
A: Das elektrische Potenzial gibt an, wie hoch die elektrische potenzielle Energie eines geladenen Objekts für jedes Coulomb seiner Ladung ist, oder wie viele Joule Energie pro Coulomb vorhanden sind.
Q: Wie heißt die Einheit für das elektrische Potenzial?
A: Die Einheit für das elektrische Potential, Joule pro Coulomb, wird in Erinnerung an Alessandro Volta Volt genannt.
F: Wie viel entspricht ein Volt?
A: Ein Volt entspricht einem Joule pro Coulomb.
F: Wer war Alessandro Volta?
A: Alessandro Volta war ein italienischer Physiker, der im Jahr 1800 die erste Batterie erfand.
