Potential Energy and Electric Potential
Ein Gedanke in zwei Kostümen, nebeneinander: eine Kugel, über Höhenlinien angehoben, und eine Ladung, über Äquipotentialringe verschoben. Ziehen Sie an einer von beiden und ändern Sie ihre Größe — die gespeicherten Energien skalieren mit, gh und V dagegen nicht. Setzen Sie 1 C, 2 C und 3 C an denselben Punkt, und U/q kommt jedes Mal identisch heraus.
So benutzt du diese Simulation
- Ziehen Sie die Kugel über die Höhenlinien und die Ladung über die Äquipotentialringe
- Drücken Sie 1 kg / 1 C, 2 kg / 2 C oder 3 kg / 3 C, um am selben Ort das Objekt zu wechseln
- Drücken Sie Try all three here, um alle drei Ladungen an einen Punkt zu setzen und U/q zu vergleichen
- Drücken Sie Reset, um beide Bilder in ihre Ausgangslage zurückzusetzen
Worauf du achten solltest
- Die Ladung zu verdreifachen verdreifacht die am selben Punkt gespeicherte Energie
- U/q ist für alle drei Ladungen gleich, denn das Potential hängt nicht davon ab, was man mitbringt
- Entlang einer Höhenlinie oder eines Äquipotentialrings zu wandern ändert überhaupt keine Energie
- Das Gravitations- und das elektrische Bild verhalten sich bei jeder Änderung identisch
- Das Potential beschreibt den Ort; die potentielle Energie beschreibt das Objekt an diesem Ort
Die Physik dahinter
Die gespeicherte Energie hängt außer vom Ort auch vom Objekt ab: U = mgh für die Kugel und U = qV für die Ladung. Diese Energie durch diejenige Eigenschaft zu teilen, die sie groß gemacht hat, entfernt das Objekt aus dem Ergebnis und lässt gh und V zurück — Größen, die allein dem Feld und dem Ort gehören. Genau so ist das elektrische Potential definiert, V = U/q, und deshalb hat ein Punkt im Feld ein einziges Potential, gleichgültig welche Ladung man hinbringt oder ob man überhaupt eine hinbringt.