Elektrisk potentiell energi
Jag kolla på en video om elektrisk potentiel energi och där förklarades det såhär:
UK
Medans boken förklarade det som J/C alltså såhär:
och med E menar de skillnad i energi
Boken beskrev att U är densamma som spänning som uttrycks i Volt.
Är detta bara olika sätt att beräkna den potentiella elektriska energin eller är det två olika saker?
Tack på förhand!
Jag förstår att det upplevs som lite förvirrande (det blir jag också) då man använder samma bokstäver för olika storheter. I din andra formel är det U som uttrycks i enheten volt, någonting som kallas för potential. Storheten potential använder man helt enkelt för att det är praktiskt, och definieras på det sättet du skriver. Den definitionen gäller för alla elektriska fält.
Men din första formel är ett specialfall som gäller där det elektriska fältet skapats av punktformig laddning, och följer av colombs lag för kraften mellan två punktformiga laddningar. "U'et" i första ekvationen står för energi (enhet Joule) och skulle kunna vara skillnaden i potentiell energi för den ytterligare punktladdningen om man flyttar den till avståndet r mellan laddningarna. (det är ju bara relevant att prata om skillnader i potentiell energi).
Har du möjlighet att lägga upp länken som du fick din första formel ifrån? Så ska jag försöka ge en bättre förplaring.
https://www.khanacademy.org/science/ap-physics-2/ap-2-electric-charge-electric-force-and-voltage
Videon heter electric potentiel energy of charges.
Tack! Men om jag förstår det rätt så är den första en formel för ett potentiell energi i ett specifikt fall. Samt att U i andra formeln står för volt.
Men både anger väl den potentiella energin?
I din andra formel så är det bokstaven E som står för energi (eller ändring i energi). I din första formel är det bokstaven U som står för energi. Och ja, det är samma potentiella energi i båda fallen.
Jag tittade på din video, och den visade såklart fallet med två punktformiga laddningar och hur man beräknar skillnader i elektrisk potentiell energi ("electric potential energy") i ett sådant system.
Om du tittar på den efterföljande videon så ser du hur man kan räkna ut samma sak om man först definierar den abstrakta med praktiska storheten elektrisk potential, eller spänning. Man beskriver samma problem på två olika sätt, helt enkelt. (Kallas "electric potential" på engelska och är väldigt lätt att blanda ihop med "electric potential energy" eftersom de har så snarlika namn.
Det är precis samma definitionen på elektrisk potential som stod i din lärobok. Dvs det är samma slags potentiell energi man pratar om på båda ställena.
(Detta förklarar också förvirringen med samma bokstäver för olika storheter. Amerikanarna kan ofta beteckna energi med bokstaven U, medan vi europeer vanligtvis använder bokstaven U för att beteckna spänning)
Tack så mycket!
De två första videorna beskriver inte det som står i min lärobok eftersom de nämnde att voltage, vilket är det som tas upp i min lärobok, inte är densamma som det de säger.
.jpg?width=800&upscale=false)
Här beskrivs det att V minskar med avståndet men det är inte fallet för volt.
V, volt är större i punkt B.
Jodå det är samma volt man pratar om (vilka kluriga frågor du ställer.... Kul!)
Jag tror att du tycker att exemplen vi nämnt hittills motsäger varandra (jag tänker på exemplet med punktformiga laddningar i videon du har, och exemplet i en annan tråd med fältstyrka mellan två parallella plattor). I det ena fallet avtar potentialen med längre avstånd, och i den andra gör den inte det.
Grejen är att det är två olika fysikaliska principmodeller. Principmodellerna med punkter i ena fallet, och plattor (med oändlig utsträckning) i andra, kommer av att de två modellerna beskriver verkligheten hyfsat bra, och är relativt enkla att räkna på (dvs precis vad man strävar efter att hitta inom vetenskapen).
Plattmodellen är bra att använda då man räknar på bla kondensatorer, och avlänkning av laddade partiklar i yttre pålagt elektriskt fält (fält som är mycket större än det fält som den laddade partikeln kan skapa). Punktmodellen är bra att använda då man räknar på hur laddade partiklar påverkar varandra.
Den principiella skillnaden mellan plattor med oändlig utsträckning (eller plattornas utsträckning är mycket större än avståndet mellan dem), och punktladdningar, är att i platt-modellen med plattor med olika potential skapas ett homogent elektriskt fält, dvs i hela området mellan plattorna är det lika stort fält. Man brukar illustrera det med att rita fältlinjerna med långt avstånd mellan fältlinjerna. I en sådan modell så kommer potentialen att vara oberoende av avståndet. I fallet med punktladdningar så blir inte fältet homogent, utan fältlinjerna strålar radiellt ut från laddningen (detta följer av Coulombs lag) vilket innebär att fältlinjerna blir glesare ju längre avstånd från laddningen man befinner sig. Eftersom ett sådant fält inte är homogent, så behöver inte heller andra samband, som gäller i platt-modellen, gälla i punkt-modellen.
Så förklaringen är ganska enkel (men kanske lite otillfresdställande…). Det beror helt enkelt på vilken fysikalisk modell av systemet man använder.
Det ska tilläggas också, att i de uppgifter du räknar med homogena elektriska fält så brukar fältet vara ett yttre pålagt fält, som är skapat av att man lagt olika potential på två plattor. (dvs spänningen skapar fältet, inte tvärt om). Ett bra tips är att hålla utkik efter nyckelorden ”homogent fält”, ”fält mellan två plattor”, ”fält mellan två punktladdningar”, för att lista ut vilken modell man ska använda.
Jag förstår nu.
Väldigt bra förklaring, tack!
Ifall vi tittar på den fysikaliska modellen för punktladdningar så ska spänningen bli större med distansen. Men enligt hans illustration så blir spänningen större desto närmare punkterna är. Det går emot den fysikaliska modellen för punktladdningar..jpg?width=800&upscale=false)
Nu när jag tittar på det förstår jag att det handlar om positiva punktladdningar därför blir spänningen större där.
Ja, huruvida potentialen ökar eller minskar när man närmar sig den punktladdning som skapar ett fält, beror på om punktladdningen är positiv eller negativ. Oändligt långt bort från punktladdningen är potentialen noll (naturligtvis), sedan växer den ju närmare man kommer om punktladdningen är positiv. Annars minskar den.
Jag tycker du ska titta på Daniel Barkers videor om elektriska fält, jag tycker han är mycket bättre än det mesta man kan hitta på Youtube. Men hur jag än letar lyckas jag inte hitta någon svensk video om elektrisk potential från punktladdning (kanske det inte ingår det inte i gymnasiekursen…). I alla fall så använder Barker en simulator på sin iPad i den senare videon, som visar kraft, energin och potential beroende på var man rör sig i punktladdningens omgivning (men han pratar aldrig om elektrisk potential…) .
