Le concept d'énergie potentielle est étrange, mais il est un utile. Si vous voyez les tout-petits jumeaux, une course autour de crier et de jouer et l'autre assis et lisant un livre d'images, vous diriez la double activité physique était énergique, et l'autre était un peu calme. Un physicien peut regarder deux particules chargées identiques dans un champ électrique, avec un mobile et l'autre restant immobile. Le physicien dirait la particule se déplaçant a une énergie cinétique, et l'autre a de l'énergie, aussi: l'énergie potentielle.
Le concept d'énergie potentielle
Imaginez une balle de tennis reposant sur une table. Maintenant, imaginez que vous tenez une balle de tennis à la même hauteur. Ni des billes se déplace, de sorte que ni a toute l'énergie cinétique. Si vous laissez le ballon libre de votre main, il commence à se déplacer. Quand il touche le sol, il aura une vitesse qui dépend de la hauteur vous l'avez déposé à partir. Cependant, tout ce que vous avez fait a été laisser aller. Vous ne l'avez pas ajouter de l'énergie à elle. Parce que le concept de conservation de l'énergie est au cœur de la physique, les physiciens proposé que la balle avait une énergie potentielle qui a été convertie en énergie cinétique. La balle toujours sur la table, celui qui n'a pas bougé du tout, a encore l'énergie potentielle.
L'utilité du concept
Le mouvement d'une balle à terre peut être calculé avec les lois de Newton sur le mouvement. La vitesse quand la balle touche le sol est le sqrt (2 h g); où h est la hauteur et g est l'accélération de la pesanteur. Si au contraire , vous dites que l'énergie cinétique au bas --- (1/2) m v ^ 2 --- est égal à l'énergie potentielle au sommet --- --- mgh alors la vitesse au sol est sqrt (2 h g). Par conséquent, même si le concept d'énergie potentielle est étrange, il peut fournir une méthode précise pour résoudre les problèmes. Cela vous amène au champ électrique et le concept d'énergie potentielle électrique.
Le champ électrique
Deux charges électriques exercent une force sur l'autre. Vous pouvez calculer les effets connaissant les forces, de la même manière, vous pouvez utiliser les lois de Newton pour calculer le mouvement d'un objet qui tombe. Cependant, semblable à la discussion dans la dernière section, vous pouvez aussi penser le problème d'une manière différente. La première charge aura un effet tout à travers l'espace, et vous pouvez penser à cet effet comme un champ électrique. Une façon d'interpréter le champ électrique est comme une entité qui crée une énergie potentielle pour toutes les autres charges qui sont portées dans le champ. Toute force sur une charge sera due à des changements dans l'énergie potentielle d'une charge dans le domaine.
L'énergie d'une charge dans le champ électrique
la loi de Coulomb dit la force sur une charge, q, en raison d'une autre charge, Q, est proportionnelle à (qQ / r ^ 2), où r est la distance entre les deux charges. La quantité de travail effectué pour déplacer la charge d'un endroit à un autre est égal au temps de la force, la distance. Il est également égale à la variation de l'énergie potentielle. Le travail est donné par (Qq) fois l'intégrale de r1 à r2 (1 / r ^ 2). La réponse est qQ ((r1 -. R2) / (r1 r2) Donc , ce doit être la différence de l'énergie potentielle entre r1 et r2 A partir de qQ ((r1 -. R2) / (r1 r2), vous obtenez de qQ ((r1 / (r1 r2) - (R2 / (R1 R2)), ce qui équivaut qQ / r 2 - qQ / r1 Telle est la différence d'énergie potentielle, U (R 2) -. U (r1), de sorte que l'énergie potentielle d'une charge dans un champ électrique U (r) = constante qQ / r.