Ogólnie rzecz biorąc, energia potencjalna konfiguracji jest równa pracy wykonanej przez siłę zewnętrzną przeciwko istniejącej sile konserwatywnej. To właśnie ta praca jest przechowywana w ciele jako energia potencjalna. W ten sposób mogę obliczyć potencjał elektryczny w dowolnym punkcie pola elektrycznego.
Obliczmy potencjał następującej konfiguracji: 
Opłata $ q $ (tj. 1C) jest przenoszona w kierunku $ Q $ , przeciw elektrostatycznej sile odpychania spowodowanej przez $ Q $ . Pozwól mu przesunąć się na niewielką odległość $ dr $ w kierunku $ Q $ , tak aby praca wykonywana przez siły zewnętrzne wynosiła $ F.dr $ , która musi być dodatnia, ponieważ siła zewnętrzna i przemieszczenie są w tym samym kierunku. Jednak ten wniosek dałby mi ujemny potencjał elektryczny przy integracji dla granic $ infinity $ do $ r $ . Książka mówi, że potencjał elektryczny musi być dodatni, gdzie czy popełniłem błąd? Niektóre książki próbują to wyjaśnić, obliczając pracę wykonaną przez siłę elektryczną, a nie pracę wywołaną siłą zewnętrzną.
Możliwe, że jest to duplikat Dlaczego czy potencjał elektryczny jest dodatni? , ale nie mam również odpowiedzi w tym miejscu
Odpowiedź
Myślę mylisz pracę wykonaną przez pole elektryczne z wykonaną na cząstce .
-
Na polu elektrycznym: Siła promieniowa pola elektrycznego jest zawsze skierowana na zewnątrz, a przemieszczenie ładunku w tym przypadku do wewnątrz. Zatem całka, którą podałeś, będzie ujemna. Oznacza to, że praca wykonana przez pole elektryczne jest ujemna.
-
Na cząsteczce: Siła, która musi zostać przyłożona do ładunku (ignorując grawitację, względność, indukowany potencjał wektora itp.), aby uzyskać go od nieskończoności do odległości promieniowej $ r $, jest co najmniej równa i przeciwna do siły pola elektrycznego działającego na ładunek. Dlatego zawsze jest skierowany do wewnątrz. Biorąc pod uwagę, że ładunek idzie do wewnątrz, całka robocza będzie dodatnia.
Odpowiedź
Potencjał elektryczny może być ujemny.
Zarówno w różnicy, jak i bezwzględnie jeśli wybrałeś miernik. Aby zobaczyć, że musi tak być, wystarczy zamienić rozkład ładunku (nie ładunek testowy, wszystkie inne …) na taki, który ma przeciwny znak.
Komentarze
- To jest miła i krótka odpowiedź. Może mały dodatek do tego, czym dokładnie jest miernik i jak możesz go wybrać według własnych upodobań? (wyjaśnienie, odniesienie / link itp.)