Il concetto di energia potenziale è un tipo strano , ma è utile. Se vedete singoli bambini , uno in giro urlando e giocando e l'altra seduta e la lettura di un libro illustrato , si direbbe il gemello fisicamente attivi era energica , e l'altro era un po ' tranquillo . Un fisico può guardare due particelle cariche identiche in un campo elettrico , con uno spostamento e l'altro fermo restante . Il fisico direbbe la particella che si muove ha energia cinetica , e l'altra ha energia , anche : energia potenziale . Il concetto di energia potenziale

Immaginate una palla da tennis che poggia su un tavolo . Ora immaginate siete in possesso di una palla da tennis alla stessa altezza . Nessuno dei due palle si muove , così non ha alcuna energia cinetica . Se si lascia che la palla vagante dalla tua mano , inizierà a muoversi. Quando si colpisce il terreno , avrà una velocità che dipende l'altezza si lasciato cadere da . Tuttavia , tutto ciò che ha fatto è stato lasciarlo andare . Non hai aggiunto l'energia ad esso . Poiché il concetto di conservazione dell'energia è fondamentale per la fisica , i fisici proposto che la palla aveva un potenziale di energia che è stata convertita in energia cinetica . La palla ancora sul tavolo , quello che non si è mosso niente , ha ancora energia potenziale .
L'utilità del concetto
oggetti che dimostrano alcun segno visibile di energia può essere investito con un potenziale di energia che può essere convertito in movimento .

Il moto di una palla caduto può essere calcolato con le leggi del moto di Newton . La velocità quando la palla colpisce il suolo è la sqrt ( 2 * h * g ) ; dove h è l'altezza e g è l'accelerazione di gravità . Se invece si dice che l'energia cinetica in fondo --- ( 1/2 ) * m * v ^ 2 --- uguale all'energia potenziale in alto --- MGH --- allora la velocità a terra è sqrt ( 2 * h * g ) . Pertanto , anche se il concetto di energia potenziale è strano , può fornire un metodo accurato per risolvere i problemi . Questo ti porta al campo elettrico e il concetto di energia potenziale elettrico .

Il campo elettrico

Due cariche elettriche esercitano una forza a vicenda . È possibile calcolare gli effetti conoscendo le forze , allo stesso modo è possibile utilizzare le leggi di Newton per calcolare il moto di un oggetto in caduta . Tuttavia , simile alla discussione nell'ultima sezione , si può anche pensare al problema in modo diverso . La prima carica avrà un effetto tutto attraverso lo spazio , e si può pensare a questo scopo, come un campo elettrico . Un modo di interpretare il campo elettrico è come entità che crea un'energia potenziale di tutte le altre spese che vengono portati nel campo . Qualsiasi forza su una carica sarà dovuto alla variazione del potenziale di energia di una carica in campo .
L'energia di una carica in campo elettrico

la legge di Coulomb dice la forza su una carica , q , a causa di un'altra carica , Q , è proporzionale a ( qQ /r ^ 2 ) , dove r è la distanza tra le due cariche . La quantità di lavoro svolto per spostare la carica da un punto ad un altro è uguale alla forza per la distanza . E 'anche uguale alla variazione di energia potenziale . Il lavoro è dato da (QQ ) volte l'integrale da r1 a r2 di ( 1 /r ^ 2 ) . La risposta è qQ * ( ( r1 - r2 ) /( r1 * r2 ) Quindi questo deve essere la differenza di energia potenziale tra r1 e r2 Partendo dal qQ * ( ( r1 - . . R2 ) /( r1 * r2 ) , si arriva a qQ * ( ( r1 /( r1 * r2 ) - ( r2 /( r1 * r2 ) ) , che equivale qQ /r2 - . qQ /r1 Questa è la differenza di energia potenziale , U ( r2 ) - U ( r1 ) , quindi l'energia potenziale di una carica in un campo elettrico U ( r) = costante * qQ /r .