אנרגיה חשמלית לעומת חשמל
אנרגיה חשמלית וכוח חשמלי הם שני כמויות חשובות מאוד בחשמל ובאלקטרוניקה. מאמר זה ישווה בין שני המושגים ויציג את קווי הדמיון וההבדלים בין שתי הכמויות הללו.
מהי אנרגיה חשמלית?
אנרגיה חשמלית היא השם שניתן לעבודה שנעשתה על ידי האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית. נדרשת הבנה בפוטנציאל חשמלי כדי להבין את המושג אנרגיה חשמלית. אומרים ששדה חשמלי נוצר על ידי כל המטענים החשמליים בין אם הם נעים או נייחים.ניתן להפיק שדה חשמלי גם באמצעות שדות מגנטיים משתנים בכל זמן. ישנם מספר גורמים בולטים של שדות חשמליים. אלה הם עוצמת השדה החשמלי, פוטנציאל השדה החשמלי וצפיפות השטף החשמלי. עוצמת השדה החשמלי מוגדרת ככוח על מטען יחידה מהשדה החשמלי. זה ניתן על ידי הנוסחה E=Q/4πεr2, כאשר Q הוא המטען, ε הוא הפריטטיביות החשמלית של המדיום, ו-r הוא המרחק של הנקודה מהמטען הנקודתי ש. הכוח על מטען נקודתי q המוצב בנקודה זו שווה ל-F=Qq/4πεr2 אם q הוא 1 קולומב, F שווה לעוצמת השדה החשמלי. הפוטנציאל החשמלי של נקודה מוגדר כאנרגיה הנדרשת כדי להביא מטען נקודתי של 1 קולום מאינסוף לנקודה שבה נמדד הפוטנציאל. אנרגיה זו שווה לעבודה שנעשתה על המטען בעת הבאת המטען מאינסוף לנקודה. אם שני המטענים חיוביים, הכוח שיש להפעיל כדי לקחת את מטען הבדיקה מאינסוף לנקודה תמיד שווה ואנטי מקביל לכוח הדחייה בין שני המטענים.שילוב F מאינסוף ל-r, ביחס לdr, נקבל את הפוטנציאל החשמלי (V) של הנקודה כ-Q/4πεr. מכיוון ש-r תמיד חיובי, אם המטען שלילי, גם הפוטנציאל החשמלי שלילי. יחידות הפוטנציאל החשמלי הן ג'אול לקולום. שדה חשמלי סטטי הוא שדה שמרני. לכן, הפוטנציאל החשמלי של שדה חשמלי סטטי אינו תלוי בנתיב. הפוטנציאל החשמלי של שדה כזה תלוי רק במיקום. מטען חופשי המוצב בשדה חשמלי נוטה לנוע לעבר האנרגיה הפוטנציאלית הנמוכה ביותר האפשרית. זרימת מטענים זו תגרום להגדלת הפוטנציאל של קצה הפוטנציאל הנמוך, ובכך להקטין את הפרש הפוטנציאלים. אנרגיה פוטנציאלית מופחתת זו תעצור בסופו של דבר את זרימת המטענים. אנרגיה חשמלית היא האנרגיה הנדרשת כדי לשמור על הפרש הפוטנציאל בשתי נקודות. אנרגיה חשמלית נמדדת בג'אול. אנרגיה חשמלית יכולה להתפרש גם ככמות העבודה הנדרשת להזזת המטען בשדה החשמלי.
מהו חשמל?
הספק חשמלי הוא קצב ייצור האנרגיה החשמלית. זה נמדד בוואט או ג'אול לשנייה. למרות שאנרגיה חשמלית היא הכמות הבסיסית יותר כוח חשמלי הוא הכמות השימושית בניהול מערכת החשמל. מכיוון שהכוח החשמלי הוא קצב העברת האנרגיה החשמלית, כמות זו חיונית בתכנון מערכות עמידות.
מה ההבדל בין חשמל לאנרגיה חשמלית?
• אנרגיה חשמלית היא סוג של אנרגיה, אבל כוח חשמלי הוא האנרגיה החשמלית שנוצרת או מתפזרת בשנייה.
• אנרגיה חשמלית נמדדת בג'אול, אבל הספק חשמלי נמדד בוואט.
