Potentiel électrique

Définition

Le potentiel électrique est le travail indispensable pour déplacer une charge unitaire d'un point de référence à un point spécifique contre un champ électrique. Typiquement, le point de référence est la Terre, bien que n'importe quel point au-delà de l'influence de la charge du champ électrique puisse être utilisé.

L'énergie potentielle électrique est l'énergie nécessaire pour déplacer une charge contre un champ électrique. Il faut plus d'énergie potentielle pour déplacer une charge plus loin dans le champ électrique, mais aussi de plus d'énergie pour la déplacer à travers un champ électrique plus fort.

Le potentiel électrique et l'énergie potentielle électrique :

Déplacer une charge positive contre la direction d'un champ électrique revient à déplacer une masse vers le haut dans le champ gravitationnel de la Terre. Les deux mouvements seraient comme aller contre nature et exigerait le travail d'une force extérieure. Ce travail augmenterait à son tour l'énergie potentielle de l'objet. D'autre part, le mouvement d'une charge positive dans la direction d'un champ électrique serait comme une masse tombant vers le bas dans le champ gravitationnel de la Terre.

Explications

Pour le potentiel électrique V, il est valide que dV/dx = E. Cela signifie que V(x) = Ex = Dx/(ɛɛ0) où x est une distance d'un point à l'intérieur du condensateur à l'une des plaques.

Le potentiel gravitationnel est une quantité dépendante de l'emplacement qui est indépendante de la masse de l'objet subissant le champ. Le potentiel gravitationnel décrit les effets d'un champ gravitationnel sur des objets placés à divers endroits à l'intérieur de celui-ci.

Si le potentiel gravitationnel est un moyen d'évaluer divers emplacements dans un champ gravitationnel en termes de quantité d'énergie potentielle par unité de masse, alors le concept de potentiel électrique doit avoir une signification similaire. Considérez le champ électrique créé par un générateur Van de Graaff chargé positivement. La direction du champ électrique est dans la direction dans laquelle une charge positive pourrait être poussée; dans ce cas, la direction est éloignée de la sphère de Van de Graaff.

Du travail serait nécessaires pour déplacer une charge de test positive vers la sphère contre le champ électrique. La quantité de force impliquée dans l'exécution du travail dépend de la quantité de charge déplacée (selon la loi de Coulomb sur la force électrique).

Plus la charge de la charge est élevée, plus la force de répulsion est grande et plus il faudrait travailler dessus pour la déplacer sur la même distance. Si deux objets de charge différente - l'un étant deux fois la charge de l'autre - sont déplacés sur la même distance dans le champ électrique, alors l'objet avec deux fois la charge nécessiterait deux fois la force et donc deux fois la quantité de travail.

Ce travail modifierait l'énergie potentielle d'une quantité égale à la quantité de travail effectuée. Ainsi, l'énergie potentielle électrique dépend de la quantité de charge sur l'objet subissant le champ et de l'emplacement dans le champ. Tout comme l'énergie potentielle gravitationnelle, l'énergie potentielle électrique dépend d'au moins deux types de grandeurs :

• Charge électrique - une propriété de l'objet subissant le champ électrique;
• Distance de la source - l'emplacement dans le champ électrique.

✅ Alors que l'énergie potentielle électrique dépend de la charge de l'objet soumis au champ électrique, le potentiel électrique dépend uniquement de l'emplacement. Le potentiel électrique est l'énergie potentielle par charge.

Le concept de potentiel électrique est utilisé pour exprimer l'effet d'un champ électrique d'une source en termes d'emplacement dans le champ électrique. Une charge d'essai avec deux fois la quantité de charge posséderait deux fois l'énergie potentielle à un endroit donné; pourtant, son potentiel électrique à cet endroit serait le même que celui de toute autre charge de test. Une charge de test positive serait à un potentiel électrique élevé lorsqu'elle est maintenue à proximité d'une charge de source positive et à un potentiel électrique inférieur lorsqu'elle est maintenue plus loin. En ce sens, le potentiel électrique devient simplement une propriété de l'emplacement dans un champ électrique.

En rapport avec "potentiel électrique"

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