Potential Energy and Electric Potential
فكرة واحدة في ثوبين، جنبًا إلى جنب: كرة تُرفع عبر خطوط تساوي الارتفاع، وشحنة تُنقل عبر حلقات تساوي الجهد. اسحب أيًّا منهما وغيّر مقدارها — فتتقيّس الطاقات المخزونة، أما gh وV فلا. ضع 1 كولوم و2 كولوم و3 كولوم عند النقطة نفسها فتخرج U/q متطابقة في كل مرة.
كيف تستخدم هذه المحاكاة
- اسحب الكرة عبر خطوط تساوي الارتفاع والشحنة عبر حلقات تساوي الجهد
- اضغط 1 kg / 1 C أو 2 kg / 2 C أو 3 kg / 3 C لتغيير الجسم في الموضع نفسه
- اضغط Try all three here لوضع الشحنات الثلاث عند نقطة واحدة ومقارنة U/q
- اضغط Reset لإعادة الصورتين إلى موضعيهما الابتدائيين
ما الذي تلاحظه
- تثليث الشحنة يثلّث الطاقة المخزونة عند النقطة نفسها
- U/q واحدة للشحنات الثلاث، لأن الجهد لا يتوقف على ما تحمله إليه
- التحرك على امتداد خط كنتور واحد أو حلقة تساوي جهد واحدة لا يغيّر أي طاقة البتة
- الصورتان الجاذبية والكهربية تسلكان سلوكًا متطابقًا تحت كل تغيير
- الجهد يصف الموضع؛ وطاقة الوضع تصف الجسم في ذلك الموضع
الفيزياء وراءها
الطاقة المخزونة تتوقف على الجسم كما تتوقف على الموضع: U = mgh للكرة وU = qV للشحنة. وقسمة تلك الطاقة على الخاصية التي جعلتها كبيرة تُخرج الجسم من الناتج، فيتبقى gh وV — وهما كميتان تخصان المجال والموضع وحدهما. والجهد الكهربي مُعرَّف بهذه الطريقة بالضبط، V = U/q، ولهذا يكون لنقطة في مجال جهدٌ واحد مهما كانت الشحنة التي تحملها إليها، بل وسواء حملت إليها شحنة أصلًا أم لا.