Sähköenergian ja sähkövirran ero

Sähköenergia vs. sähkövoima

Sähköenergia ja sähkövoima ovat kaksi erittäin tärkeää määrää sähkössä ja elektroniikassa. Tässä artikkelissa verrataan kahta käsitettä ja esitetään samankaltaisuudet ja erot näiden kahden määrän välillä.

Mikä on sähköenergia?

Sähköenergia on nimi, joka annetaan sähköisen potentiaalienergian tekemälle työlle. Sähköenergian käsitteen ymmärtämiseksi tarvitaan sähköpotentiaalin ymmärtäminen. Kaikkien sähkövarausten sanotaan tuottavan sähkökentän riippumatta siitä ovatko ne liikkuvia tai paikallaan. Sähkökenttä voidaan myös tuottaa käyttämällä milloin tahansa vaihtelevia magneettikenttiä. Sähkökenttiin liittyy useita merkittäviä tekijöitä. Nämä ovat sähkökentän voimakkuus, sähkökentän potentiaali ja sähkövuon tiheys. Sähkökentän voimakkuus määritellään voimana yksikköpisteen varauksessa sähkökentästä. Tämä annetaan kaavalla E = Q / 4πεr², missä Q on varaus, ε on väliaineen sähköinen passitiivisuus ja r on pisteen etäisyys pistevarauksesta Q. Tähän pisteeseen sijoitetun pistevarauksen q voima on yhtä suuri kuin F = Qq / 4πεr². Jos q on 1 kulma, F on yhtä suuri kuin sähkökentän voimakkuus. Pisteen sähköinen potentiaali määritellään energiana, joka tarvitaan yhden coulombin pistevarauksen tuomiseksi äärettömyydestä pisteeseen, jonka potentiaali mitataan. Tämä energia on yhtä suuri kuin latauksella tehty työ, kun lataus viedään äärettömyydestä pisteeseen. Jos molemmat varaukset ovat positiivisia, testivoiman siirtämiseen äärettömyydestä pisteeseen kohdistuva voima on aina yhtä suuri ja samansuuntainen kahden varauksen välisen työntövoiman kanssa. Integroimalla F äärettömästä r: ään, suhteessa dr: iin, saadaan pisteen sähköpotentiaali (V) Q / 4πεr: nä. Koska r on aina positiivinen, jos varaus on negatiivinen, myös sähköinen potentiaali on negatiivinen. Sähköpotentiaalin yksiköt ovat joulea per coulomb. Staattinen sähkökenttä on konservatiivinen kenttä. Siksi staattisen sähkökentän sähköpotentiaali on polusta riippumaton. Tällaisen kentän sähköpotentiaali riippuu vain sijainnista. Sähkökenttään sijoitetulla ilmaisella varauksella on taipumus siirtyä kohti matalinta mahdollista potentiaalienergiaa. Tämä varausvirta aiheuttaisi matalan potentiaalipään potentiaalin lisääntymisen, mikä vähentäisi potentiaalieroa. Tämä vähentynyt potentiaalienergia lopulta pysäyttää varausvirran. Sähköenergia on energiaa, jota tarvitaan potentiaalieron pitämiseksi kahdessa pisteessä. Sähköenergia mitataan jouleina. Sähköenergiaa voidaan tulkita myös työmääränä, joka vaaditaan varauksen siirtämiseksi sähkökentässä.

Mikä on sähkövoima?

Sähköteho on sähköenergian tuotonopeus. Tämä mitataan watteina tai jouleina sekunnissa. Vaikka sähköenergia on perustavanlaatuinen määrä, on sähköteho hyödyllinen määrä sähköjärjestelmän hallinnassa. Koska sähkö on sähkönsiirtonopeus, tämä määrä on tärkeä kestävien järjestelmien suunnittelussa.