Потенциальная энергия. Потенциал. Разность потенциалов.

Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, характеризующая способность некого тела (или материальной точки) совершать работу за счет его нахождения в поле действия сил.

Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль.

Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.

Корректное определение потенциальной энергии может быть дано только в поле сил, работа которых зависит только от начального и конечного положения тела, но не от траектории его перемещения. Такие силы называются консервативными.

Также потенциальная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел или тела и поля.

Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией.

Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодействие между собой частей тела. Одним из основных понятий современной механики является понятие потенциальной энергии, стоящее по своему смыслу в одном ряду с кинетической энергией. Потенциальная энергия определяет силы упругости и силы тяжести, ее используют для определения электрических и магнитных сил, сил ядерного взаимодействия.

Однако, как это ни удивительно, никакого четкого определения этому понятию не дается. Просто утверждается, что она является частью общей механической энергии системы, зависящей от взаимного расположения материальных точек, составляющих эту систему, и от их положений во внешнем силовом поле. Численно же потенциальная энергия системы в данном ее положении равна работе, которую произведут действующие на систему силы при перемещении этой системы из этого положения в то, где потенциальная энергия условно принимается равной нулю.

Из этого определения следует, что потенциальная энергия характеризуется работой, которую она может совершить при определенных перемещениях материальной системы или отдельного материального объекта. И так как работа определяется через силу, то, по сути дела, потенциальная энергия является некоторым свойством действующих на систему сил. Если же иметь в виду, что само понятие силы тоже не имеет четкого физического определения, то вполне очевидно, что и определение потенциальной энергии страдает таким же недостатком.

Разность потенциалов или напряжение – это отношение работы, которая совершается электрическим полем во время перемещения единичного электрического заряда (q) из одной точки поля (А) в другую (В), к величине пробного заряда. Разность потенциалов обозначают латинской буквой «U». За единицу измерения разности потенциалов принимают 1 Вольт.

Разность потенциалов выражается следующей формулой:

Отсюда получается формула для определения разности двух потенциалов поля:

Для определения разности потенциалов электростатического поля существует своя формула:

32.