전위와 전기퍼텐셜에너지와 전기 퍼텐션

전위 vs 전위차 vs 전기 퍼텐셜 vs 전기력퍼텐셜에너지 vs 전압

이해한 바 

전위 : 전기력 포텐셜에너지를 전하로 나눈 것

전위차 = 전압 : 두 지점간 전위의 차이

전기 퍼텐셜 = 전위차 = 전압 => 단위전하가 갖는 전기포텐셜 에너지

전기력 퍼텐셜 에너지 = 전기적 위치에너지로 무한의 위치에서 어느 점까지 옮기는 데 필요한 일의 양

(1) 전기력 퍼텐셜 에너지 : 전기력이 해 준 일, W=Fs 여기서 s대신 d를 사용. W=Fd=qEd=q(V/d)d=qV 로 정의함.

(2) 전위 : 전기력 퍼텐셜 에너지를 전하량으로 나눈 것. 영어로 electric potential, 우리말로 전기 퍼텐셜이라고 함. 결국 전위=전기 퍼텐셜.

(3) 전위차=전압=전위의 차이값

 

전위와 전기퍼텐셜에너지와 전기 퍼텐션

 

1. 전기 퍼텐셜 에너지 (U)

 

대전 입자들 사이에 정전기력이 작용하는 하나의 계가 있다고 하자. 이때 이 계가 가지는 전기 퍼텐셜에너지 U 를 구할 수 있다. 계의 전위가 a 에서 b 로 변화한다고 할 때,    라고 쓸 수 있다. (무한대에서의 위치에너지 U = 0 이다.) "정전기력이 입자에 일을 하는 것은 자연적인 현상, 즉 인위적으로 조작하지 않아도 일어나는 것 이므로 일의 부호가 마이너스가 된다.  예를들어 (+) 입자와 (-) 입자가 서로를 끌어 당기는 것은 당연한 일이다. 따라서 dE = W < 0 가 되는 것이다. " 또한, 입자들이 무한대의 거리로 떨어져 있을 때의 퍼텐셜 에너지를 0 으로 기준하여 계산한다. 즉, 'P 점에서의 전기퍼텐셜 에너지' 라고 함은, 무한대의 위치에서 P 점까지 입자를 옮기기위해 드는 에너지를 일컫는다. 따라서 크게 아래 두 가지 경우를 예로 들 수 있다.

 

<1> 같은 부호의 입자로 이루어진 계 - 무한대의 위치에서 물체를 끌어오는데 드는 일 W > 0 이다. 왜냐하면 자연적으로 두 입자를 멀어지려 하기 때문에, 정전기력에 반발하여 일을 하여야 하기 때문이다. 이 말은 결국 물체의 퍼텐셜 에너지가 양의 부호를 갖음을 의미한다.

 

<2> 다른 부호의 입자로 이루어진 계 - 무한대의 위치에서 물체를 끌어오는 드는 일 W < 0 이다. 마찬가지로 두 물체가 가까워 지려고 하기 때문에, 굳이 일을 해주지 않아도 자연적으로 두 물체는 붙게 된다. 고로 대전 입자의 퍼텐셜 에너지는 0 에서 음의 부호로 바뀌게 된다.

 

 

 

 

2. 전기 퍼텐셜 (V = 전위, 볼트) - 단위 전하가 같는 전기 퍼텐셜 에너지를 일컫음.  이고,     가 성립한다. 이때도 일의 양은 - 이며, 자연 현 상은 스스로 퍼텐셜이 감소하는 쪽으로 움직이는 현상 (일의 부호가 - 인 이유)임을 의미한다. (엔트로피의 법칙) 따라서 결과적으로,   가 성립함. 

 

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전기적 위치에너지 : 전기 퍼텐셜