Электрическая потенциальная энергия (U) и электрический потенциал (V)

Рассмотрим конденсатор с параллельными пластинами, который создает однородное электрическое поле между большими пластинами.   Это достигается путем подключения каждой пластины к одной из клемм источника питания (например, батареи).

Более подробную информацию вы можете найти на сайте meanders.ru в статье про потенциальную энергию U нагрузки в поле E и потенциал поля V E.

 

Рисунок 1: Электрическое поле создается заряженными пластинами, разделенными расстоянием l.   Заряды на пластинах + Q и –Q.

Рисунок 2: Электрический заряд q перемещается из точки A в точку B с внешней силой T против электрической силы qE.

Рисунок 3, 4: Когда он перемещается на расстояние d, его потенциальная энергия в точке B равна qEd относительно точки A.

Рисунок 5: После освобождения от B (T = 0) он будет ускоряться в направлении нижней пластины.   По мере продвижения к нижней пластине его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается.   Когда он достигает нижней пластины (где мы можем выбрать Потенциальную энергию равной нулю), его потенциальная энергия в точке A полностью преобразуется в кинетическую энергию в точке B:

Обратите внимание, что qEd — это работа, проделанная полем, когда заряд перемещается под действием силы qE от B к A.   Здесь m — масса заряда q, а v — его скорость, когда он достигает точки A.   Здесь мы предположили, что электрическое поле равномерно!

Давайте вспомним теорему о кинетической энергии — работе (принцип энергии работы):

где мы ввели понятие потенциальной энергии и консервативной силы (силы, под которой можно определить потенциальную энергию так, чтобы проделанная работа зависела только от различий функции потенциальной энергии, оцененной в конечных точках).