Kas ir elektriskā potenciālā enerģija?

Gravitācijas potenciālās enerģijas izpratne ir labs veids, kā sākt izprast elektriskās potenciālās enerģijas ideju. Gravitācija ir spēks, kas velk visus matērijas ķermeņus vienu pret otru, un Zemes gravitācijas spēks notur lietas uz zemes. Ja kāds turētu 1 kg smagu akmeni 1 m virs Zemes, viņš vai viņa būtībā cīnītos ar gravitāciju. Zemes gravitācijas spēks mēģinātu vilkt šo akmeni uz leju, un šis spēks uz nekustīgo akmeni ir gravitācijas potenciālā enerģija, kas ir atkarīga no attāluma no Zemes un objekta svara. Potenciālā enerģija tiek atbrīvota, kad akmens tiek nomests.

Elektriskais lādiņš var uzkrāt enerģiju tāpat kā klints, kas atrodas virs Zemes. Varētu iedomāties Van de Grafa sfēru — elektrisku ierīci, kuras ārpusei ir pozitīvs lādiņš un ko bieži izmanto zinātniskos eksperimentos, lai parādītu tādas lietas kā statiskā elektrība — un citu pozitīvu elektrisko lādiņu, kas tiek turēts prom no sfēras. Lai nospiestu pozitīvo lādiņu uz sfēras ārējo malu, būtu nepieciešams zināms enerģijas daudzums, lai pārvarētu pretējā lauka radīto elektrisko atgrūšanos. Šis enerģijas daudzums ir elektriskā potenciālā enerģija, un to ietekmē attālums no elektriskā lauka avota, tāpat kā iezim, kas atrodas tālāk virs Zemes, ir lielāka gravitācijas potenciālā enerģija. Ja lādiņš, kas tiek turēts prom no sfēras, būtu divreiz jaudīgāks, tam būtu divreiz lielāka potenciālā enerģija, kā gravitācijas piemērā smagākam akmenim.

Lai vienkāršotu īpatnējās elektriskās potenciālās enerģijas noteikšanas procesu noteiktam objektam vai ķēdei, termins parasti tiek vienkāršots, lai ņemtu vērā dažādas maksas. Šo mērījumu izsaka džoulos uz kulonu, kur džouli ir enerģijas vienība un kulons ir elektriskā spēka vienība. Tas nozīmē, ka noteiktai vietai elektriskā laukā elektriskais potenciāls būtu 12 džouli uz kulonu, un no tā var noteikt īpašo elektrisko potenciālo enerģiju. Viena kulona lādiņam būtu 12 džouli enerģijas, bet divu kulonu lādiņam – 24.