Kaj je električna potencialna energija?

Električna potencialna energija je meritev količine električne energije, ki je shranjena na določeni lokaciji ali napravi, kot je baterija. Najpogostejša meritev električne potencialne energije so volti. To tehnično poenostavi potencialno energijo v električni potencial, razlika je v tem, da se meri na enoto naboja, namesto da bi upoštevali vse specifične naboje. To je količina dela, ki jo je mogoče opraviti zaradi položaja ali posebne konfiguracije električnih nabojev.

Razumevanje gravitacijske potencialne energije je dober način, da začnemo razumeti idejo o električni potencialni energiji. Gravitacija je sila, ki vleče vsa telesa snovi drug proti drugemu, gravitacijska sila Zemlje pa drži stvari na tleh. Če bi nekdo držal 2.2 funta (1 kg) skalo 3.28 čevljev (1 m) nad Zemljo, bi se v bistvu boril proti gravitaciji. Gravitacijska sila Zemlje bi poskušala to skalo potegniti navzdol, ta sila na nepremično skalo pa je gravitacijska potencialna energija, ki je odvisna od oddaljenosti od Zemlje in teže predmeta. Potencialna energija se sprosti, ko skala pade.

Električni naboj ima lahko shranjeno energijo na enak način kot skala nad Zemljo. Lahko bi si predstavljali Van de Graffovo kroglo – električno napravo, ki ima pozitiven naboj okoli sebe in ki se pogosto uporablja v znanstvenih eksperimentih za prikaz stvari, kot je statična elektrika – in še en pozitivni električni naboj, ki se drži stran od krogle. Za potiskanje pozitivnega naboja na zunanji rob krogle bi bila potrebna določena količina energije za premagovanje električnega odboja, ki ga ustvari nasprotno polje. Ta količina energije je električna potencialna energija, nanjo pa vpliva razdalja od vira električnega polja, tako kot ima skala, ki se drži dlje nad Zemljo, več gravitacijske potencialne energije. Če bi bil naboj, ki se drži stran od krogle, dvakrat močnejši, bi imel dvakrat večjo potencialno energijo, kot bi imela težja skala v gravitacijskem primeru.

Za poenostavitev postopka določanja specifične električne potencialne energije za določen predmet ali vezje je izraz običajno poenostavljen, da se upoštevajo različni naboji. Ta meritev je podana v joulih na kulon, pri čemer je joul enota energije, kulon pa enota električne sile. To pomeni, da bi imela določena lokacija znotraj električnega polja električni potencial 12 joulov na kulon in iz tega je mogoče določiti specifično električno potencialno energijo. En kulonski naboj bi imel 12 joulov energije, dvokulonski naboj pa 24.