¿Cómo puede el potencial eléctrico ser cero en un punto donde el campo eléctrico no lo es, si ese campo puede proporcionar una energía cinética de carga de prueba?

Question

Dicen que tiene 2 cargos como anteriormente. ¿Por qué es $V_3=0$ ?

Puedo entender matemáticamente que los campos escalares cancelar, pero no entiendo físicamente. Si puedo colocar una carga positiva de entre el 2 cargos, tiene energía potencial eléctrica porque se siente una fuerza hacia la carga negativa y repelido por la positiva y gana energía cinética. Sin embargo, debido a que el Potencial Eléctrico es 0, por lo tanto el potencial eléctrico de la energía es de 0.

¿Cómo puede el $V_3 =0V$ si la carga colocada entre las dos cargos de ganancia de energía cinética?

Answer 1

Si la carga llega desde un punto de $V_3=0$ y gana energía cinética, entonces es porque el valor de la energía potencial en el nuevo punto es menor. A continuación, la energía potencial se puede convertir en energía cinética. No se preocupe acerca de los posibles valores de energía - sólo las diferencias en el valor de la materia.

Pensar en tener un cuadro en el suelo. Se podría decir que hay cero (gravitacional) la energía potencial asociada con él. Pero eso es sólo porque usted eligió para considerar el suelo como referencia.

• Levante la caja en un estante, y hay potencial positivo de la energía almacenada.
• Poner en un agujero en el piso, y no es negativa la energía potencial almacenada.

Los valores no importan. Lo que importa es sólo que algunos valores son más pequeños que otros. Debido a que el cuadro siempre va a querer a caer hacia valores más bajos. Va a caer del estante alto que el piso en el cero de energía potencial. Y va a caer desde el piso en cero para el agujero en la negativa de la energía potencial. Siempre se quiere avanzar hacia una reducción de los valores - el valor real no importa.

Usted es libre de escoger lo que ocurra en el punto que desees como el valor cero de referencia. No importa, sólo la diferencia entre los puntos de la materia.

Es el mismo caso para el potencial eléctrico de las energías. Usted puede colocar una carga positiva en la que se muestra equipotenciales línea y decir que cero (eléctrica) la energía potencial se almacena. Entonces, seguramente, el cargo se quiere avanzar hacia el prójimo lugares donde la energía potencial almacenada es menor que cero. Que alguien eligió la energía potencial de los valores en este particular equipotenciales de la línea de cero, no importa. Podría haber sido cualquier otra cosa.

Esta tendencia a moverse hacia valores más bajos de la energía potencial es lo que las líneas de campo muestran. En todos los puntos de la línea equipotencial, hay líneas de campo que muestra la dirección en la que la carga se quiere mover a lo largo.

En general, usted debe olvidarse de los valores reales de las energías potenciales y sólo se preocupan por las diferencias en el valor entre puntos. Esta es la razón por la tensión es el parámetro principal en estos casos, ya que el voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Simplemente escoja cualquier referencia que hace que sea más fácil trabajar en los escenarios específicos.

Answer 2

Si puedo colocar una carga positiva de entre el 2 cargos, ha eléctrico la energía potencial porque se siente una fuerza hacia el negativo cargo y repelido por la positiva y gana energía cinética.

Es cierto que una carga positiva de prueba se siente una fuerza hacia la carga negativa desde una carga positiva 'rollos de descenso' en el (eléctrica) potencial, y el $V = 0$ línea no es el punto más bajo en el potencial. Echa un vistazo a este gráfico de superficie de un dipolo eléctrico potencial:

Crédito de la imagen

¿Cómo puede el $V_3=0V$ si la carga colocada entre las dos cargos de ganancia energía cinética?

El potencial es negativo en la 'depresión' - el cargo mínimo de la energía potencial en la parte inferior de la depresión.

Ahora, usted podría preguntarse por qué el cero de potencial no está asignada a la parte inferior de la depresión (ya que un cambio global en el potencial de las hojas de la física del campo eléctrico que varía). Un cambio global requeriría el potencial "en el infinito" para ser distinto de cero. Sin embargo, parece más lógico para establecer la energía potencial de una carga de prueba, 'infinitamente' lejos del dipolo, a ser cero.

Answer 3

Parece ser que hay una incomprensión básica entre la energía potencial eléctrica de un sistema de cargos y el potencial eléctrico en un punto debido a un sistema de cargos.

Para facilitar las cosas, vamos a suponer que el cero de potencial eléctrico está en el infinito y que la energía potencial eléctrica de un sistema de cargas es cero cuando todas las cargas están infinitamente lejos el uno del otro.

El diagrama es una buena en la que muestra una característica importante en el que las líneas de campo eléctrico (amarillo) están en ángulos rectos a las líneas equipotenciales (líneas discontinuas).
Esto significa que cuando una carga de prueba se mueve a lo largo de una línea equipotencial la dirección de la fuerza (la dirección de la tangente a la línea de campo eléctrico) en que la carga de prueba está en ángulo recto a la dirección del movimiento de la carga, de manera que no se necesita hacer el trabajo de mover la carga de prueba.
Esto significa que mover una carga de prueba desde el infinito (a potencial cero) a lo largo de la línea punteada etiquetados $V_3$ no requiere ningún trabajo por hacer.
Así que la línea discontinua etiquetados $V_3$ está a potencial cero.

Ahora hace que la carga de prueba contribuir a la energía potencial del sistema de cargos?
En este caso especial no, pero también, en general, una carga de prueba no contribuye a la energía potencial de un sistema de cargos debido a que la definición de un campo eléctrico en un punto es $\vec E = \lim\limits _{q\to 0} \frac{\vec F}{q}$ donde $\vec F$ es la fuerza sobre la carga de prueba $q$ , ya que tiende a cero.

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Va de vuelta y ahora teniendo en cuenta el potencial de la energía del sistema de cargos.
El trabajo realizado para ensamblar el $+q$ e $-$ cargos desde el infinito hasta una separación de $r$ es $- \frac{kq^2}{r^2}$ y esta es la energía potencial del sistema de dos cargas.
Si uno trae en otro cargo $Q$ a lo largo de la línea de $V_3$ , y la sitúa exactamente entre el othe rtwo cargos de la energía potencial del sistema de tres cargas todavía es $- \frac{kq^2}{r^2}$.
Esto podría parecer extraño, pero tal vez mejor entendido si uno montado el árbol de los cargos de una manera diferente.
En primer lugar, se han encargado $+q$ presentar y llevar carga $Q$ desde el infinito hasta ser $\frac r2$ fuera de ella.
El trabajo realizado para hacer esto es $\frac{2kQq}{r}$.
Ahora suba de carga de la $-q$ desde el infinito hasta ser $r$ , lejos de la carga de la $+q$ con cargo $Q$ a mitad de camino entre ellos.
El trabajo realizado para hacer esto es $-\frac{kq^2}{r} - \frac{2kQq}{r}$.
De modo que el trabajo total realizado para reunir los tres cargos es $\frac{2kQq}{r}-\frac{kq^2}{r} - \frac{2kQq}{r}= - \frac{kq^2}{r}$ que es la energía potencial del sistema de tres cargas es el mismo que antes.

Tenga en cuenta que la línea equipotencial $V_3$ es un caso especial y llevar una carga de $Q$ a una posición en la línea equipotencial $V_2$ y de la energía potencial del sistema de tres cargos de ahora va a ser $QV_2 - \frac{kq^2}{r^2}$.

Answer 4

Los potenciales de aquí se define en relación al infinito, lo que significa que tiene de cero neto de trabajo para llevar una carga de prueba desde el infinito hasta el punto con potencial de $V_3$. Esto es fácil de ver explícitamente: si el punto de carga es inicialmente muy lejos, pero en el plano de simetría, la fuerza es siempre perpendicular al plano, por lo que se necesita ningún trabajo para mover el objeto a lo largo de este plano. Este es el significado físico de el valor del potencial eléctrico: la energía potencial (relativo al infinito en este caso) por unidad de carga.

Por supuesto, esto no contradice el hecho de que una carga positiva de prueba lanzado desde este punto se empieza a mover hacia una menor potencial, ganando la diferencia en la energía potencial en energía cinética en el proceso. Cómo una carga se mueve no depende de que el valor del potencial en un punto dado, sino más bien su gradiente, es decir, cómo los cambios. En este sentido, sólo las diferencias en el potencial de la materia, y el valor del potencial eléctrico sólo es único hasta una constante aditiva.

Answer 5

Cuando la carga es rechazada por la carga positiva, su posición cambia a un punto que no está en la línea central. Como resultado, habrá un cambio en el potencial que es la razón del aumento en la energía cinética.