Negatieve potentiaal?
stelde deze vraag op 06 januari 2024 om 10:59.Reacties
Negatief en positief zijn relatieve begrippen. De potentiaal (tussen bijv. batterijpolen) is het verschil in potentiaal tussen beide. De "negatieve" pool wordt vaak 0 V genoemd en "dus" is de positieve pool +1,5 V. Maar het had ook +10V resp +11,5 V kunnen zijn. Ook dan zou de +10V pool de "negatieve" (want lagere) pool worden genoemd.
Omdat de aarde als gigantische geleider zijn ladingen wat makkelijker kan verdelen als ergens ineens lading wordt toegevoegd, wordt die vaak "geaard" of 0 V genoemd. De negatieve pool van de batterij kan zo worden "geaard". Of bij het lichtnet is soms de laagste "nul" spanningsdraad (de blauwgekleurde als alles goed is aangesloten) geaard en de "fase" draad dan 230 V hoger (plus of min - het blijft wisselstroom).
Bij ladingen heb je correct opgemerkt dat als arbeid nodig is om ze naar elkaar toe te duwen, die arbeid als potentiele energie (hogere spanning) wordt opgeslagen. Dat is bij gelijknamige ladingen het geval. De potentiele energie neemt toe als de afstand afneemt.
Bij ongelijknamige ladingen is het net andersom. Dan moet je arbeid verrichten om ze verder uiteen te duwen en neemt de potentiele energie toe met de afstand.
Omdat de aarde als gigantische geleider zijn ladingen wat makkelijker kan verdelen als ergens ineens lading wordt toegevoegd, wordt die vaak "geaard" of 0 V genoemd. De negatieve pool van de batterij kan zo worden "geaard". Of bij het lichtnet is soms de laagste "nul" spanningsdraad (de blauwgekleurde als alles goed is aangesloten) geaard en de "fase" draad dan 230 V hoger (plus of min - het blijft wisselstroom).
Bij ladingen heb je correct opgemerkt dat als arbeid nodig is om ze naar elkaar toe te duwen, die arbeid als potentiele energie (hogere spanning) wordt opgeslagen. Dat is bij gelijknamige ladingen het geval. De potentiele energie neemt toe als de afstand afneemt.
Bij ongelijknamige ladingen is het net andersom. Dan moet je arbeid verrichten om ze verder uiteen te duwen en neemt de potentiele energie toe met de afstand.
Dag anoniem,
Het onderstaande gaat over de elektrische potentiaal ten gevolge van een puntvormige lading $Q$. Het gaat over de eendimensionale situatie in positieve en negatieve $x$-richting. In de twee- of driedimensionale situatie gaat het net zo.
Als jij stelt dat de elektrische potentiaal in een bepaalde situatie in een zeker punt $V=–3~$volt is, kan iemand anders met evenveel recht van spreken stellen dat de potentiaal in dat punt $V=+6~$volt is. Daarom zou ik geen speciale betekenis toekennen aan een 'negatieve potentiaal' in een punt.
Bovendien is in de praktijk niet de potentiaal $V$ in punt A van belang, maar eerder het potentiaalverschil $U=V_A-V_B$ tussen punt A en punt B. Spanning is een ander woord voor potentiaalverschil.
De elektrische potentiaal $V$ in een punt ten gevolge van een lading $Q$ is de elektrische potentiële energie per lading van een denkbeeldige kleine testlading $+q$ in dat punt:
met $f$ is de constante uit de wet van Coulomb.
We nemen eerst een positieve lading $Q$ op de plaats $x=0$.
In het onderstaande diagram is de potentiaal $V$ op de plaats $x$ ten gevolge van $Q$ uitgezet als functie van $x$. Het is voor de potentiaal niet van belang of er ergens een andere lading of testlading is.
Uitgangspunt voor het diagram: de potentiaal op 'oneindig grote afstand' (positief of negatief) is $V=0$. Je bent vrij om een ander uitgangspunt te kiezen, bij voorbeeld de potentiaal in het oneindige is $V=-3$ volt of $V=3$ volt. In dat geval verschuift de hele grafiek omlaag respectievelijk omhoog. Voor het potentiaalverschil tussen twee punten maakt dat niets uit.
Je kunt de elektrische kracht uitgeoefend door $Q$ op een denkbeeldige, kleine testlading $q$ afleiden uit de helling (richtingscoëfficiënt) van de grafiek. Wat betreft de richting van de kracht op een positieve testlading is dit 'tegengesteld aan de helling'.
In punt A is de grafiek steil dalend, de helling is sterk negatief. De elektrische kracht op een positieve testlading $q$ in A is sterk positief, dat wil zeggen in de positieve $x$-richting, naar rechts. Dat klopt met wat je weet: een positieve testlading $q$ wordt door de positieve $Q$ afgestoten.
De elektrische kracht op een negatieve testlading $-q$ in A is sterk negatief, dat wil zeggen naar links.
Bedenk hoe het zit met de elektrische kracht op een positieve of negatieve testlading in B.
Als een positieve $q$ vanuit A naar rechts beweegt, verricht de elektrische kracht op $q$ positieve arbeid $W$. De kracht en de verplaatsing zijn immers beide naar rechts gericht. De arbeid wordt gefinancierd door een afname van de potentiële energie: de grafiek vanaf A naar rechts daalt.
Vervolgens nemen we een negatieve lading $-Q$ op de plaats $x=0$.
In het diagram is de potentiaal $V$ op de plaats $x$ ten gevolge van $-Q$ uitgezet als functie van $x$, opnieuw met het uitgangspunt dat de potentiaal op 'oneindig grote afstand' nul is.
In punt A is de grafiek steil stijgend, de helling is sterk positief en de elektrische kracht op een kleine positieve testlading in A is sterk negatief, naar links gericht. O ja, een positieve testlading $q$ wordt aangetrokken door de negatieve $-Q$.
In punt B is de grafiek zwak dalend, de helling is zwak negatief en de elektrische kracht op een kleine positieve testlading in B is sterk positief, naar rechts gericht.
Als een positieve $q$ vanuit A naar rechts beweegt, verricht de elektrische kracht op $q$ negatieve arbeid. De kracht naar links en de verplaatsing naar rechts zijn immers tegengesteld gericht. Negatieve verrichte arbeid gaat gepaard met een toename van de potentiële energie: de grafiek vanaf A naar rechts stijgt.
Hoe zit dat met de arbeid van de elektrische kracht op een negatieve $-q$ in B? Klopt dat met de verandering van de potentiële energie?
Groet, Jaap
Het onderstaande gaat over de elektrische potentiaal ten gevolge van een puntvormige lading $Q$. Het gaat over de eendimensionale situatie in positieve en negatieve $x$-richting. In de twee- of driedimensionale situatie gaat het net zo.
Als jij stelt dat de elektrische potentiaal in een bepaalde situatie in een zeker punt $V=–3~$volt is, kan iemand anders met evenveel recht van spreken stellen dat de potentiaal in dat punt $V=+6~$volt is. Daarom zou ik geen speciale betekenis toekennen aan een 'negatieve potentiaal' in een punt.
Bovendien is in de praktijk niet de potentiaal $V$ in punt A van belang, maar eerder het potentiaalverschil $U=V_A-V_B$ tussen punt A en punt B. Spanning is een ander woord voor potentiaalverschil.
De elektrische potentiaal $V$ in een punt ten gevolge van een lading $Q$ is de elektrische potentiële energie per lading van een denkbeeldige kleine testlading $+q$ in dat punt:
met $f$ is de constante uit de wet van Coulomb.
We nemen eerst een positieve lading $Q$ op de plaats $x=0$.
In het onderstaande diagram is de potentiaal $V$ op de plaats $x$ ten gevolge van $Q$ uitgezet als functie van $x$. Het is voor de potentiaal niet van belang of er ergens een andere lading of testlading is.
Uitgangspunt voor het diagram: de potentiaal op 'oneindig grote afstand' (positief of negatief) is $V=0$. Je bent vrij om een ander uitgangspunt te kiezen, bij voorbeeld de potentiaal in het oneindige is $V=-3$ volt of $V=3$ volt. In dat geval verschuift de hele grafiek omlaag respectievelijk omhoog. Voor het potentiaalverschil tussen twee punten maakt dat niets uit.
Je kunt de elektrische kracht uitgeoefend door $Q$ op een denkbeeldige, kleine testlading $q$ afleiden uit de helling (richtingscoëfficiënt) van de grafiek. Wat betreft de richting van de kracht op een positieve testlading is dit 'tegengesteld aan de helling'.
In punt A is de grafiek steil dalend, de helling is sterk negatief. De elektrische kracht op een positieve testlading $q$ in A is sterk positief, dat wil zeggen in de positieve $x$-richting, naar rechts. Dat klopt met wat je weet: een positieve testlading $q$ wordt door de positieve $Q$ afgestoten.
De elektrische kracht op een negatieve testlading $-q$ in A is sterk negatief, dat wil zeggen naar links.
Bedenk hoe het zit met de elektrische kracht op een positieve of negatieve testlading in B.
Als een positieve $q$ vanuit A naar rechts beweegt, verricht de elektrische kracht op $q$ positieve arbeid $W$. De kracht en de verplaatsing zijn immers beide naar rechts gericht. De arbeid wordt gefinancierd door een afname van de potentiële energie: de grafiek vanaf A naar rechts daalt.
Vervolgens nemen we een negatieve lading $-Q$ op de plaats $x=0$.
In het diagram is de potentiaal $V$ op de plaats $x$ ten gevolge van $-Q$ uitgezet als functie van $x$, opnieuw met het uitgangspunt dat de potentiaal op 'oneindig grote afstand' nul is.
In punt A is de grafiek steil stijgend, de helling is sterk positief en de elektrische kracht op een kleine positieve testlading in A is sterk negatief, naar links gericht. O ja, een positieve testlading $q$ wordt aangetrokken door de negatieve $-Q$.
In punt B is de grafiek zwak dalend, de helling is zwak negatief en de elektrische kracht op een kleine positieve testlading in B is sterk positief, naar rechts gericht.
Als een positieve $q$ vanuit A naar rechts beweegt, verricht de elektrische kracht op $q$ negatieve arbeid. De kracht naar links en de verplaatsing naar rechts zijn immers tegengesteld gericht. Negatieve verrichte arbeid gaat gepaard met een toename van de potentiële energie: de grafiek vanaf A naar rechts stijgt.
Hoe zit dat met de arbeid van de elektrische kracht op een negatieve $-q$ in B? Klopt dat met de verandering van de potentiële energie?
Groet, Jaap
