Electric Potential and Voltage

00:01 Nachdem wir nun das elektrische Feld definiert haben, was wiederum angibt, wie viel Kraft eine bestimmte Ladung erfahren würde, wenn wir sie in Gegenwart einer anderen Ladung platzieren, sind wir bereit, zur zweiten Definition überzugehen, was die Definition des elektrischen Potenzials und der Spannung ist.

00:14 Die Art und Weise, wie wir das elektrische Potenzial definieren, ist dem elektrischen Feld sehr ähnlich, indem wir eine bestimmte Ladung nehmen und nach verschiedenen Aspekten der Entfernungen von dieser Ladung fragen.

00:25 Die Differenz zwischen dem elektrischen Potenzialfeld und das elektrische Feld, das wir besprochen haben, ist, dass das elektrische Potenzialfeld definiert ist als k mal q einfach geteilt durch die Entfernung, die man von einer Ladung entfernt ist und zweitens ist dieses elektrische Potenzialfeld ein Skalar und kein Vektor, was sehr wichtig ist.

00:44 Bevor ich auf die skalare Natur des elektrischen Potenzialfeldes eingehe, beachten Sie, dass das Symbol, das wir zur Definition des elektrischen Potenzialfelds verwendet haben, der griechische Buchstabe phi ist.

00:54 Der Buchstabe phi wird oft in Winkeln verwendet, genau wie theta aber in diesem Zusammenhang werden wir es als ein elektrisches Potenzialfeld verwenden.

01:02 Die Tatsache, dass es sich bei diesem Feld um ein Skalar- und nicht um ein Vektorfeld handelt, ohne Richtungsangaben zu haben, bedeutet, dass wir es ein wenig anders zeichnen würden.

01:10 Es gibt nur wenige Möglichkeiten, ein Skalarfeld darzustellen, aber eine davon wird hier gezeigt.

01:15 Ich habe einfach die Größe des Skalarfeldes durch die Größe des Punktes dargestellt.

01:21 So ist zum Beispiel die Größe des Skalarfeldes in der Nähe der elektrischen Ladung hier viel größer, und je weiter man sich von der Ladung entfernt, schwindet das Skalarpotenzial und wird immer kleiner.

01:33 Dieses skalare elektrische Potenzial hat die Einheit Joule pro Coulomb oder Volt.

01:40 Das elektrische Potenzialfeld, das wir jetzt besprechen werden, hat mehr mit der Energie zu tun, die eine Ladung haben würde, wenn sie durch dieses Feld bewegt würde.

01:49 Denn was uns interessiert, ist die Energie, die eine Ladung erfahren würde oder die Energie, die wir benötigen, um eine Ladung durch das Feld zu bewegen.

01:56 Was uns in diesem Zusammenhang normalerweise interessiert, ist die sogenannte Spannung, auch wenn wir über die Einheit Volt gesprochen haben, wird sie auch verwendet, um den Unterschied im skalaren elektrischen Potenzialfeld von einer Position zur anderen zu messen.

02:10 Zum Beispiel könnte ich hier auf der rechten Seite den Wert des skalaren Potenzials an einem Punkt und an einem anderen Punkt nehmen und die Differenz zwischen den elektrischen Potenzialfeldern an jedem dieser Punkte nehmen. Die Differenz dieses Wertes wird als Spannung bezeichnet.

02:24 Die Spannung, diese skalare Potenzialfelddifferenz zwischen den beiden Punkten wird natürlich in Volt gemessen und wir geben dieser Spannung an, diese Differenz im elektrischen Potenzialfeld zwischen zwei Punkten, eine Variable mit dem Buchstaben V.

02:40 Wie ich bereits erwähnt habe, entspricht die Einheit Volt einem Joule pro Coulomb.

02:45 Was soll uns das also sagen? Das bedeutet, dass ein Coulomb bei einer bestimmten Spannung eine bestimmte Strecke zurücklegen muss, d.h. wie viele Joule oder wie viel Energie brauche ich, um die Ladung aufzunehmen? und sie durch mein elektrisches Potenzialfeld zu bewegen? Das elektrische Potenzialfeld folgt ebenso wie die Vektorfelder der Idee der Überlagerung.

03:08 Das heißt, wenn ich weiß, wie das elektrische Potenzialfeld von einer Ladung und einer anderen Ladung unabhängig voneinander aussieht, Kann ich einfach das elektrische Potenzial an jedem Punkt im Raum addieren und das gesamte elektrische Potenzialfeld ermitteln.