Redigerer
Elektrisk potensial
(avsnitt)
Hopp til navigering
Hopp til søk
Advarsel:
Du er ikke innlogget. IP-adressen din vil bli vist offentlig om du redigerer. Hvis du
logger inn
eller
oppretter en konto
vil redigeringene dine tilskrives brukernavnet ditt, og du vil få flere andre fordeler.
Antispamsjekk.
Ikke
fyll inn dette feltet!
===Potensiell energi i et elektrisk felt=== [[Fil:Electric potential for a positive charge in motion.jpg|mini|Skisse av en elektrisk ladning i et elektrisk felt. Den røde pilen viser retningen av kraften på partikkelen som det elektriske feltet skaper, den grønne pilen viser partikkelens bevegelse. I nederste bilde virker derfor en ekstra, ekstern kraft på den.]] I klassisk mekanikk er begrepene [[arbeid (fysikk)|arbeid]], [[potensiell energi]] og [[Energiprinsippet|regelen om konservering av energi]] mye brukte konsepter. Også i forbindelse med elektriske felter brukes disse reglene. [[Kraft]] og potensiell energi er direkte relatert; en gjenstand som står på et bord har større potensiell energi enn om den samme gjenstanden stod nede på gulvet under bordet. En gjenstand som står på et bord, mister energi når den faller ned og denne energien omskapes til bevegelse, altså kinetisk energi. Utført arbeid i mekanikken er produktet av kraft og vei, også for elektriske felter benyttes denne sammenhengen. Om en tenker seg en elektrisk ladd partikkel i et elektrisk felt som blir beveget, vil arbeidet ''W'' som den elektriske kraften utfører på partikkelen være lik produktet av den tilbakelagte veilengden og størrelsen av kraften. Bildet til høyre viser to elektrisk ladede plater med ulik polaritet (positiv og negativ elektrisk ladning) som står midt imot hverandre slik at det skapes et [[Homogenitet|homogent]] (uniformt) [[elektrisk felt]] med feltstyrke '''E'''  mellom dem. Det er satt en pil over symbolet for å markere at det er snakk om et [[vektorfelt]].<ref>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 724]]</ref> Retningen av feltet er ovenfra og ned, altså fra positivt ladet plate mot negativ. Midt i det elektriske feltet er det plassert en ''testladning'' med positiv polaritet ''q''<sub>0</sub>. Det virker en kraft på ladningen på grunn av feltet og denne kraften virker bare i én retning, nemlig nedover slik som den store røde pilen viser. Styrke og retning av denne kraften er gitt ved {{nowrap|'''F''' {{=}} ''q''<sub>0</sub>'''E''' }}.<ref name=YL781>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 781]]</ref> Det er en tydelig analogi mellom potensiell energi for en elektrisk partikkel og for potensiell energi for et legeme i et gravitasjonsfelt: Den potensielle energi av et legeme i jordens [[Tyngdekraft|tyngdefelt]] er ''U = gmh'', der ''g'' er [[tyngdeakselerasjon]]en, ''m'' er [[masse]]n og ''h'' er høyden over bakken. På samme måte er potensiell energi for en ladet partikkel ''q<sub>0</sub>'' i et elektrisk felt gitt av ''U = q<sub>0</sub>Ey'' der ''y'' er distansen fra det som er satt til å være nullpotensialet. I det øverste bildet virker den elektriske kraften på ladningen og drar den nedover ''a'' til ''b'', altså i samme retning som det elektriske feltet. Her er bevegelsen markert med en grønn pil. Feltet utfører da et positivt arbeid som gir partikkelen en [[kinetisk energi]]. Denne skapes på bekostning av den potensielle energien som dermed reduseres med<ref name=YL781/> :<math> \Delta U = U_b - U_a = q_0Ey_b - q_0Ey_a</math> der alle symbolene er de samme som tidligere. I den nederste figuren virker det en ekstern kraften i motsatt retning av feltet og beveger partikkelen oppover igjen, angitt ved den grønne pilen. Den gjør et positivt arbeid på ladningen slik at dens poteniselle energi øker med<ref name=YL781/> :<math>W_{a \rightarrow b} = \Delta U = q_0E(y_b - y_a)</math> Det som er viktig egenskap med dette uniforme elektriske feltet er at det er et [[potensiell energi#Konservative krefter|konservativt felt]], noe som betyr at veien fra ''a'' til ''b'' som testladningen beveges er irrelevant. Dermed er den potensielle energien for et gitt punkt i feltet kun avhengig av distansen ''y'' fra et definert referansenivå. En annen konsekvens av dette er at summen av potensiell og [[kinetisk energi]] på grunn av bevegelse er konstant, altså at total mekanisk [[Energiprinsippet|energi er konservert]], :<math> K_a + U_a = K_b + U_b </math> der ''K<sub>a</sub>'' og ''K<sub>b</sub>'' er kinetisk energi ved henholdsvis ''a'' og ''b''. Dette er igjen en analogi til bevegelse av et legeme i jordens tyngdefelt.<ref name=YL781/> Når bevegelsen av testladningen er slik at ''y<sub>a</sub>'' er større enn ''y<sub>b</sub>'', altså bevegelse nedover og med feltet som i det øverste bildet, gjør feltet et positivt arbeid og potensiell energi ''U'' avtar. Når situasjonen er slik som det nederste bildet viser med den eksterne kraften som virker oppover, er arbeidet som feltet gjør negativ og ladningen får økt potensiell energi.<ref name=YL882>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 882]]</ref> Med en negativ testladning øker den potensielle energien om ladningen beveger seg med feltet, motsatt minker den potensielle energien når ladningen beveger seg mot feltet. Sagt på en annen og mer generell måte: Uansett ladningens polaritet øker dens potensielle energi ved bevegelse mot den elektriske kraften '''F''', og den minker med bevegelse med den elektriske kraften. Dette er også analogt med et legeme som beveger seg i tyngdefeltet, det øker sin potensielle energi ved bevegelse mot tyngdekraften, og vice versa.<ref name=YL882/>
Redigeringsforklaring:
Merk at alle bidrag til Wikisida.no anses som frigitt under Creative Commons Navngivelse-DelPåSammeVilkår (se
Wikisida.no:Opphavsrett
for detaljer). Om du ikke vil at ditt materiale skal kunne redigeres og distribueres fritt må du ikke lagre det her.
Du lover oss også at du har skrevet teksten selv, eller kopiert den fra en kilde i offentlig eie eller en annen fri ressurs.
Ikke lagre opphavsrettsbeskyttet materiale uten tillatelse!
Avbryt
Redigeringshjelp
(åpnes i et nytt vindu)
Navigasjonsmeny
Personlige verktøy
Ikke logget inn
Brukerdiskusjon
Bidrag
Opprett konto
Logg inn
Navnerom
Side
Diskusjon
norsk bokmål
Visninger
Les
Rediger
Rediger kilde
Vis historikk
Mer
Navigasjon
Forside
Siste endringer
Tilfeldig side
Hjelp til MediaWiki
Verktøy
Lenker hit
Relaterte endringer
Spesialsider
Sideinformasjon