電界と電位: 違いと比較

XNUMXつの荷電粒子が互いに近づくと電流が形成されます。 存在する電荷に応じて、電流の流れが説明されます。

電流はさまざまな測定値と単位を使用して測定できます。 これらの単位と測定値は、電流値の決定に役立つように定義および定式化されています。

そのうちの XNUMX つは電場と電位です。

主要な取り組み

1. 電界は、電界内の荷電粒子にかかる力を表すベクトル量であり、荷電粒子が受ける力の方向と大きさに関する情報を提供します。
2. 電圧とも呼ばれる電位は、空間内の特定の点における単位電荷あたりのポテンシャル エネルギーを測定するスカラー量であり、電場内で荷電粒子を移動させるのに必要な仕事量を示します。
3. 電界と電位の主な違いは、その性質です。 電界は荷電粒子にかかる力を表すベクトル量であり、電位は単位電荷あたりのポテンシャル エネルギーを測定するスカラー量です。

電界と電位の関係

電場はベクトル量です。 これは荷電粒子の周囲の領域であり、荷電粒子が周囲に加える力です。 電位はスカラー量です。 荷電粒子を電場中である点から別の点に移動させるのに必要な力です。

電場は、荷電粒子によって及ぼされる力の尺度です。 すべての荷電粒子には電場があり、粒子と力が測定される点との間の距離が増加するにつれて電場は減少します。

一方、電位は粒子の電場の尺度です。 また、距離が離れると電位も低下します。

測定単位はボルトです。

比較表

比較のパラメータ	電界	電位
定義	XNUMXチャージあたりの力量	充電あたりのエネルギー量
大きさ	ベクトル量	スカラー量
Units	ニュートン/クーロン	ボルト
測定	荷電粒子が周囲に及ぼす力の尺度	電場の尺度
導通	常に連続しているわけではありませんが、無限になることはありません	常に連続している
距離との関係	距離が離れると小さくなる	距離の二乗に比例して減少

電場とは？

電場は、荷電粒子が周囲に及ぼす力です。 距離が離れると減少します。

これは、点が荷電粒子から離れるほど、加わる力が小さくなるからです。 加えられる力は、粒子の電荷に応じて正または負になります。

電場を計算するための式は、通常、

E=F/q または E=Kq/r^2

ここで、

1.  E=電場
2. F=加えられる力
3. Q=粒子の電荷
4. r=電荷の距離
5. K=定数

この式から、電場の単位はニュートン/クーロン(N/C)、電場のSI単位はボルト/メートル(V/m)であることがわかります。 この単位によれば、電場を単位電荷ごとに発揮される力として定義することもできます。

電場は、すべての荷電粒子の周囲の物理場または領域としても記述され、力が加えられている領域を測定します。 荷電粒子は、近くにある他の荷電粒子に反発力または引力を及ぼします。

これはベクトル量です。

電位とは

電位は、電荷がある点から別の点に移動するときに生成される電界の尺度です。 また、単位電荷を無限遠から電場上の点に移動させるときに行われるエネルギーまたは仕事としても説明されます。 加速 粒子のゼロです。

電位の公式は、

V=W/Q または V=Kq/r

ここで、

1. V=電位
2. W=完了した作業
3. Q,q=電荷
4. r=距離
5. K=定数

この式から、電位の単位はクーロンあたりのジュール (J/C) として導き出すことができますが、電位の SI 単位はボルト(V) です。 単位からの電位は、単位電荷ごとに行われるエネルギーまたは仕事として定義できます。

荷電粒子のような変化や形状の変化に伴い、電位の式が変化します。 固体 可能性が決定されるもの。

これはスカラー量です。

電界と電位の違い

1. 定義は、電場と電位の主な違いです。 電場は単位荷電粒子ごとに加えられる力であり、電位は荷電粒子ごとに行われるエネルギーまたは仕事です。
2. 電場は力の方向に依存するので、ベクトル量です。 しかし、荷電粒子の方向や力とは無関係であり、スカラー量のままであるため、これは電位の場合には当てはまりません。
3. XNUMX つの測定値を計算する式は異なります。 したがって、両者の SI 単位には違いがあります。 電場の SI 単位はボルト/メートルまたは V/m ですが、電位の SI 単位はボルトまたは単に V です。
4. 定義が示唆するように、電場は荷電粒子ごとに加えられる力を測定します。 電位は、荷電粒子ごとの電界または行われた仕事 (または使用されたエネルギー) を測定します。
5. 電位は常に連続関数ですが、電場は連続関数ではありません。電位は力が発揮される粒子にも依存するため、領域ごと、または点ごとに変化します。ただし、値が無限大になることはありません。
6. 荷電粒子または点と荷電粒子の間の距離が大きくなるにつれて、加えられる力は減少するため、電場は距離に反比例します。 一方、電位は距離（始点と終点間の距離）の二乗に反比例します。

参考情報

1. https://science.sciencemag.org/content/218/4571/467.abstract
2. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2002JA009429