Elektrische potentiaal | elektrische potentiële energie (EPE) per eenheid van lading

Inleiding

Een goede analogie is water in een molenvijver. In een vijver heeft het water gravitationele potentiële energie vanwege de hoogte boven de zeespiegel. Wanneer het water over een val gaat, verliest het energie. Er kan een vijver in de heuvels zijn met 100 liter water en 1000 joule energie in de vijver, dus 10 joule energie per liter. Een andere vijver heeft misschien 100 liter water, maar slechts 500 joule energie omdat de vijver in een lager gelegen dal ligt. Deze vijver heeft 5 joule per liter. Op dezelfde manier kunnen we 100 coulomb lading hebben met 1000 joule elektrische potentiële energie die ergens is opgeslagen, misschien in een elektrisch circuit. Het elektrisch potentieel zou 10 joule energie per coulomb zijn. Op een andere plaats, misschien een andere plaats in hetzelfde elektrische circuit, zou er een elektrisch potentieel van 5 joule per coulomb kunnen zijn.

Net zoals een massa valt van een plaats waar zij een hogere potentiële energie heeft, een vliegtuig of een andere plaats in het universum, naar een plaats waar zij een lagere potentiële energie heeft, de grond of een andere plaats in het universum, zo doen ladingen dat ook. Ladingen gaan altijd naar de plaats waar ze een lager elektrisch potentieel of potentiaal hebben. Dit gaan wordt ook wel "vallen" genoemd. Een groep ladingen of een geladen voorwerp zal vallen van waar er een elektrisch potentieel is van 10 joule per coulomb naar waar er een elektrisch potentieel is van 5 joule per coulomb, of van een plaats met een elektrisch potentieel van 10 volt naar een plaats met een elektrisch potentieel van 5 volt. Als er 20 coulomb lading op een voorwerp zit, valt het van een elektrische potentiële energie (EPE) van 200 joule (20 c x (10 j/c) = 200 joule) op de plaats met een elektrische potentiaal van 10 volt naar een elektrische potentiële energie van 100 joule (20 c x (5 j/c) = 100 joule) op de plaats met een elektrische potentiaal van 5 volt.

Zwaartekracht

Hoewel dit concept ook geldig is voor de zwaartekracht, wordt het niet gebruikt. Het is bijna altijd nuttiger om te denken aan en gebruik te maken van de totale gravitationele potentiële energie, GPE, van een voorwerp en niet van de GPE per kilogram. Bij elektriciteit is het heel vaak nuttiger om de elektrische potentiaal, de EPE per lading, te gebruiken in plaats van de totale elektrische potentiële energie.

Elektrische potentiële energie

Elektrische potentiaal is niet hetzelfde als elektrische potentiële energie. Het is elektrische potentiële energie per eenheid lading. Elektrische potentiaal is niet hetzelfde als elektrisch potentiaalverschil. Elektrisch potentiaalverschil wordt ook wel spanning genoemd (zie de pagina over spanning).

Opmerkingen

De volt en het voltage zijn twee verschillende dingen. De volt is een eenheid waarmee we iets meten. Zowel elektrische potentiaal als spanning zijn dingen die we meten, en de volt is de meeteenheid voor beide. Ja, een beetje verwarrend, maar zo is het nu eenmaal. Het symbool voor de eenheid volt wordt geschreven met een V (9 volt of 9 V). Wanneer spanning wordt gebruikt in een formule, is het symbool voor spanning een kleine letter v. (bv. spanning = stroom x weerstand of v = ir) Dit maakt het verschil tussen volt (V) en spanning (v) wanneer er slechts één letter symbool is om mee te werken. Elektrotechnici gebruiken het symbool "e" voor spanning (bv. e=ir) om het verschil duidelijker aan te geven.