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Elektrisches Potenzial (Energie)
Wenn wir Strom nutzen, um unsere Schaltungen, Spielereien und Gadgets mit Strom zu versorgen, verwandeln wir wirklich Energie. Elektronische Schaltungen müssen in der Lage sein, Energie zu speichern und auf andere Formen wie Wärme, Licht oder Bewegung zu übertragen. Die gespeicherte Energie einer Schaltung wird als elektrische Potentialenergie bezeichnet.
Energie? Potentielle Energie?,
Um potenzielle Energie zu verstehen, müssen wir Energie im Allgemeinen verstehen. Energie ist definiert als die Fähigkeit eines Objekts, an einem anderen Objekt zu arbeiten, was bedeutet, dass dieses Objekt in einiger Entfernung bewegt wird. Energie kommt in vielen Formen vor, einige können wir sehen (wie mechanisch) und andere können wir nicht (wie chemisch oder elektrisch). Unabhängig davon, in welcher Form es sich befindet, existiert Energie in einem von zwei Zuständen: kinetisch oder potentiell.
Ein Objekt hat kinetische Energie, wenn es in Bewegung ist. Die Menge an kinetischer Energie, die ein Objekt hat, hängt von seiner Masse und Geschwindigkeit ab., Potentielle Energie hingegen ist eine gespeicherte Energie, wenn sich ein Objekt in Ruhe befindet. Es beschreibt, wie viel Arbeit das Objekt tun könnte, wenn es in Bewegung gesetzt wird. Es ist eine Energie, die wir im Allgemeinen kontrollieren können. Wenn ein Objekt in Bewegung gesetzt wird, wandelt sich seine potentielle Energie in kinetische Energie um.
Gehen wir zurück zur Verwendung der Schwerkraft als Beispiel. Eine Bowlingkugel, die bewegungslos auf dem Khalifa Tower sitzt, hat viel Potenzial (gespeicherte) Energie. Einmal fallen gelassen, beschleunigt der Ball-durch das Gravitationsfeld gezogen-in Richtung Boden., Wenn der Ball beschleunigt wird, wird potentielle Energie in kinetische Energie (die Energie aus Bewegung) umgewandelt. Schließlich wird die gesamte Energie des Balls von Potential in kinetische umgewandelt und dann an alles weitergegeben, was er trifft. Wenn der Ball auf dem Boden ist, hat er eine sehr geringe potentielle Energie.
Elektrische Potentialenergie
Genau wie Masse in einem Gravitationsfeld Gravitationspotentialenergie hat, haben Ladungen in einem elektrischen Feld eine elektrische Potentialenergie., Die elektrische Potentialenergie einer Ladung beschreibt, wie viel gespeicherte Energie sie hat, wenn sie durch eine elektrostatische Kraft in Bewegung gesetzt wird, diese Energie kann kinetisch werden und die Ladung kann funktionieren.
Wie eine Bowlingkugel, die oben auf einem Turm sitzt, hat eine positive Ladung in unmittelbarer Nähe zu einer anderen positiven Ladung eine hohe potentielle Energie; Wenn sie sich frei bewegen kann, wird die Ladung von der ähnlichen Ladung abgestoßen. Eine positive Testladung in der Nähe einer negativen Ladung hätte eine geringe potentielle Energie, analog zur Bowlingkugel auf dem Boden.,
Um etwas mit potenzieller Energie zu versorgen, müssen wir Arbeiten, indem wir es über eine Entfernung bewegen. Im Falle der Bowlingkugel kommt die Arbeit vom Tragen auf die Böden, gegen das Schwerefeld. Ebenso muss daran gearbeitet werden, eine positive Ladung gegen die Pfeile eines elektrischen Feldes zu drücken (entweder in Richtung einer anderen positiven Ladung oder von einer negativen Ladung weg). Je weiter das Feld nach oben die Ladung geht, desto mehr Arbeit müssen Sie tun., Wenn Sie versuchen, eine negative Ladung von einer positiven Ladung-gegen ein elektrisches Feld-wegzuziehen, müssen Sie ebenfalls arbeiten.
Für jede Ladung, die sich in einem elektrischen Feld befindet, hängt ihre elektrische Potentialenergie von der Art (positiv oder negativ), der Ladungsmenge und ihrer Position im Feld ab. Elektrische Potentialenergie wird in Einheiten von Joule (J) gemessen.
Elektrisches Potenzial
Elektrisches Potenzial baut auf elektrischer Potentialenergie auf, um zu definieren, wie viel Energie in elektrischen Feldern gespeichert ist. Es ist ein weiteres Konzept, das uns hilft, das Verhalten elektrischer Felder zu modellieren., Elektrisches Potenzial ist nicht dasselbe wie elektrische Potentialenergie!
An jedem Punkt in einem elektrischen Feld ist das elektrische Potential die Menge an elektrischer Potentialenergie geteilt durch die Menge an Ladung an diesem Punkt. Es nimmt die Ladungsgröße aus der Gleichung und lässt uns eine Vorstellung davon, wie viel potentielle Energie bestimmte Bereiche des elektrischen Feldes liefern können. Das elektrische Potential kommt in Einheiten von Joule pro Coulomb (J/C), die wir als Volt (V) definieren.
In jedem elektrischen Feld gibt es zwei Punkte des elektrischen Potentials, die für uns von großem Interesse sind., Es gibt einen Punkt mit hohem Potenzial, an dem eine positive Ladung die höchstmögliche potentielle Energie hätte, und es gibt einen Punkt mit niedrigem Potenzial, an dem eine Ladung die niedrigstmögliche potentielle Energie hätte.
Einer der häufigsten Begriffe, die wir bei der Bewertung von Elektrizität diskutieren, ist Spannung. Eine Spannung ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld. Spannung gibt uns eine Vorstellung davon, wie viel Schubkraft ein elektrisches Feld hat.
Mit potenzieller und potenzieller Energie unter unserem Gürtel haben wir alle Zutaten, die notwendig sind, um Strom zu erzeugen. Lass es uns tun!,