ความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าและพลังงานศักย์ในฟิสิกส์คืออะไร

ในฟิสิกส์ แรงดันไฟฟ้าและพลังงานศักย์มีความแตกต่างกันดังนี้:

I. แนวคิด

แรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ความต่างศักย์ไฟฟ้า เป็นปริมาณทางกายภาพที่วัดความต่างของพลังงานที่เกิดขึ้นจากประจุหน่วยในสนามไฟฟ้าสถิตเนื่องจากความต่างของศักย์ไฟฟ้า

ตัวอย่างเช่น ในวงจรไฟฟ้าแบบง่าย มีแรงดันไฟฟ้าทั้งสองข้างของแบตเตอรี่ซึ่งทำให้ประจุไหลในวงจร หากคุณย้ายประจุบวกหน่วยจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แรงดันไฟฟ้าคือพลังงานที่ได้รับหรือสูญเสียต่อประจุหน่วยระหว่างสองจุดนั้น

พลังงานศักย์

พลังงานศักย์คือพลังงานที่สะสมอยู่ในระบบ หรือพลังงานที่กำหนดโดยตำแหน่งสัมพัทธ์ของวัตถุ

ตัวอย่างเช่น น้ำหนักที่ยกขึ้นสูงมีพลังงานศักย์โน้มถ่วง และขนาดของพลังงานศักย์นี้ขึ้นอยู่กับมวล ความสูง และการเร่งด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อน้ำหนักตกลง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะค่อยๆเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์

สอง ธรรมชาติและคุณสมบัติ

คุณสมบัติของแรงดันไฟฟ้า

• ความสัมพันธ์: แรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งที่สัมพันธ์และขนาดของมันขึ้นอยู่กับจุดอ้างอิงที่เลือก ตัวอย่างเช่น ในวงจร คุณสามารถเลือกจุดใดก็ได้เป็นจุดอ้างอิง และแรงดันไฟฟ้าที่จุดอื่น ๆ คือความต่างศักย์เทียบกับจุดอ้างอิงนั้น

• เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของประจุ: แรงดันไฟฟ้าเป็นปริมาณทางกายภาพที่บรรยายความสามารถของสนามไฟฟ้าในการทำงานบนประจุไฟฟ้า เมื่อมีแรงดันไฟฟ้า ประจุจะเคลื่อนที่จากจุดศักย์สูงไปยังจุดศักย์ต่ำภายใต้แรงของสนามไฟฟ้า เพื่อให้เกิดการแปลงพลังงาน

• หน่วย: ในระบบหน่วยสากล แรงดันไฟฟ้าวัดเป็นโวลต์ (V)

คุณสมบัติของพลังงานศักย์

• รูปแบบต่าง ๆ: พลังงานศักย์สามารถมีรูปแบบต่าง ๆ เช่น พลังงานศักย์โน้มถ่วง พลังงานศักย์ยืดหยุ่น พลังงานศักย์ไฟฟ้า ฯลฯ รูปแบบต่าง ๆ ของพลังงานศักย์ขึ้นอยู่กับระบบทางกายภาพและปฏิสัมพันธ์ที่แตกต่างกัน

• อนุรักษ์: พลังงานศักย์เป็นประเภทหนึ่งของพลังงานในสนามแรงอนุรักษ์ โดยการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์เมื่อวัตถุเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งเริ่มต้นและสิ้นสุด ไม่ใช่เส้นทาง

• หน่วย: หน่วยของพลังงานศักย์ขึ้นอยู่กับรูปแบบเฉพาะของพลังงานศักย์ ตัวอย่างเช่น พลังงานศักย์โน้มถ่วงวัดเป็นจูล (J) ซึ่งเป็นหน่วยเดียวกับพลังงาน

3. ขอบเขตการใช้งาน

การใช้งานแรงดันไฟฟ้า

• การวิเคราะห์วงจร: ในวงจร แรงดันไฟฟ้าเป็นพื้นฐานสำคัญในการวิเคราะห์การไหลของกระแส ความต้านทาน พลังงาน และพารามิเตอร์อื่น ๆ ผ่านการวัดและคำนวณแรงดันระหว่างจุดต่าง ๆ สามารถกำหนดทิศทางและความใหญ่ของกระแสในวงจรและสถานะการทำงานของส่วนประกอบวงจรได้

• การส่งผ่านพลังงาน: ในระบบพลังงาน แรงดันไฟฟ้าสูงสามารถส่งผ่านพลังงานระยะไกลและสูญเสียน้อย โดยการเพิ่มแรงดันผ่านหม้อแปลง กระแสไฟฟ้าสามารถลดลง ทำให้ลดการสูญเสียพลังงานบนสายไฟ

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เช่น มือถือ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ ฯลฯ ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงเพื่อทำงาน ส่วนประกอบและโมดูลวงจรต่าง ๆ มีความต้องการที่แตกต่างกันสำหรับแรงดันและต้องการให้ระบบจัดการพลังงานให้แรงดันที่มั่นคง

การใช้งานพลังงานศักย์

• วิศวกรรมเครื่องกล: ในระบบเครื่องกล การแปลงพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานศักย์ยืดหยุ่นถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์เครื่องกลต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น ช็อกแอบซอร์เบอร์สปริงใช้พลังงานศักย์ยืดหยุ่นของสปริงในการดูดซับและปลดปล่อยพลังงานและลดการสั่นสะเทือน โรงไฟฟ้าพลังน้ำใช้พลังงานศักย์โน้มถ่วงของน้ำในการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

• ดาราศาสตร์: ในดาราศาสตร์ แนวคิดของพลังงานศักย์ถูกใช้ในการศึกษาการเคลื่อนที่และการปฏิสัมพันธ์ของวัตถุท้องฟ้า ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์สามารถมองเป็นการแปลงระหว่างพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์

• การเก็บพลังงาน: พลังงานศักย์สามารถใช้เป็นรูปแบบของการเก็บพลังงาน ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบปั๊มเก็บพลังงานใช้พลังงานศักย์โน้มถ่วงของน้ำในการเก็บพลังงาน ปล่อยน้ำเมื่อจำเป็น และสร้างพลังงานไฟฟ้าผ่านกังหัน