Potenziale elettrico

Il potenziale elettrico è l'energia elettrica potenziale (EPE) per unità di carica. (L'unità di energia è il joule e l'unità di carica è la coulomb.) Il potenziale elettrico dice quale sarà l'energia elettrica potenziale di un oggetto carico per ogni coulomb di carica che ha, o quanti joule di energia ci saranno per ogni coulomb. L'unità di potenziale elettrico, joule per coulomb, si chiama volt in memoria di Alessandro Volta. Un volt equivale a un joule per coulomb.

Una buona analogia è l'acqua in un laghetto del mulino. In uno stagno l'acqua ha energia potenziale gravitazionale a causa della sua altezza sul livello del mare. Quando l'acqua supera una caduta perde energia. Ci potrebbe essere uno stagno sulle colline con 100 litri d'acqua e 1000 joule di energia nello stagno, e quindi ci sono 10 joule di energia per litro. Un altro stagno potrebbe avere 100 litri d'acqua, ma solo 500 joule di energia perché lo stagno si trova in una valle inferiore. Questo stagno ha 5 joule per litro. Allo stesso modo, potremmo avere 100 coulomb di carica con 1000 joule di energia elettrica potenziale immagazzinata da qualche parte, magari in un circuito elettrico. Il potenziale elettrico sarebbe di 10 joule di energia per coulomb. In un altro luogo, forse in un altro luogo dello stesso circuito elettrico, ci potrebbe essere un potenziale elettrico di 5 joule per coulomb.

Proprio come una massa cade da un luogo dove ha un'energia potenziale più alta, un aereo o un posto nell'universo, a dove ha un'energia potenziale più bassa, il suolo o un posto diverso nell'universo, così fanno le cariche. Le cariche vanno sempre dove hanno un potenziale elettrico o un potenziale inferiore. Questo andare è anche chiamato "cadere". Un gruppo di cariche o un oggetto carico cadrà da dove c'è un potenziale elettrico di 10 joule per coulomb a dove c'è un potenziale elettrico di 5 joule per coulomb, o da un luogo con un potenziale elettrico di 10 volt a uno con un potenziale elettrico di 5 volt. Se ci sono 20 coulomb di carica su un oggetto, esso cadrà da un'energia di potenziale elettrico (EPE) di 200 joule (20 c x (10 j/c) = 200 joule) nel luogo con un potenziale elettrico di 10 volt ad un'energia di potenziale elettrico di 100 joule (20 c x (5 j/c) = 100 joule) nel luogo con un potenziale elettrico di 5 volt.

Anche se questo concetto è valido anche per la gravità, noi non lo usiamo. È quasi sempre più utile pensare e utilizzare l'energia potenziale gravitazionale totale, GPE, di un oggetto e non utilizzare il GPE per chilogrammo. Nell'elettricità è molto spesso più utile usare il potenziale elettrico, l'EPE per carica, invece di usare l'energia potenziale elettrica totale.

Il potenziale elettrico non è lo stesso dell'energia elettrica. È energia di potenziale elettrico per unità di carica. Il potenziale elettrico non è uguale alla differenza di potenziale elettrico. La differenza di potenziale elettrico è anche chiamata tensione (vedi pagina della tensione).

Si prega di notare che il volt e la tensione sono due cose diverse. Il volt è un'unità con cui misuriamo qualcosa. Sia il potenziale elettrico che la tensione sono cose che misuriamo e il volt è l'unità di misura per entrambi. Sì, è un po' confuso, ma è così che stanno le cose. Il simbolo dell'unità di misura della tensione è scritto con una V (9 volt o 9 V). Quando la tensione è usata in una formula il simbolo per la tensione è una v minuscola (ad es. tensione = corrente x resistenza o v = ir) Questo distingue la differenza tra volt (V) e tensione (v) quando c'è solo un simbolo di una singola lettera da passare. Gli ingegneri elettrici usano il simbolo "e" per la tensione (ad es. e=ir) per distinguere più chiaramente la differenza.

Domande e risposte

D: Che cos'è il potenziale elettrico?

D: Quali sono le unità di misura dell'energia potenziale elettrica e della carica?

D: In che modo il potenziale elettrico ci parla di un oggetto carico?

D: Come si chiama l'unità del potenziale elettrico?

D: A quanto equivale un volt?

D: Chi era Alessandro Volta?

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