電気的ポテンシャルエネルギー

同極性の電荷同士を押すことは、スプリングを圧縮する的一样です

• 二つの正の電荷を近づけると、互いに押し合う力が強まっていきます。
• 反発に抗して仕事を行い、その仕事は蓄えられます。
• 蓄えられたエネルギーは電気ポテンシャルエネルギーであり、放った瞬間に解放されます。
• これは圧縮されたスプリングや持ち上げられた重物の電気版です。

蓄積エネルギーの式

• 二つの点電荷について、電気ポテンシャルエネルギーは $U = \dfrac{k q_1 q_2}{r}$ です。
• $\dfrac{1}{r}$ に従って減少することにご注意ください — 距離の1乗分、$\dfrac{1}{r^2}$ 力とは異なります。
• 同極性の電荷の場合、$U$ は正です（接近させるために仕事を行いました）。
• 異極性の電荷の場合、$U$ は負です（自ら引き寄せたため）。

*電気ポテンシャルエネルギー $U = kq_1q_2/r$ — 電荷の配置に蓄えられた仕事。

仕事とエネルギー

• 電荷を動かして行った仕事は、そのポテンシャルエネルギーの変化量に等しいです。
• 場が押す方向へ電荷を移動させると、PE は低下します（エネルギーが解放される）。
• 場と逆向きに移動させると、PE は上昇します（エネルギーが蓄えられる）。
• ポテンシャルエネルギーの変化量だけが重要なので、任意の便利な零点を設定できます。

重力と同じように

• 電気 PE は重力 PE と似ています：どちらも配置にエネルギーを蓄えます。
• 質量を持ち上げれば重力 PE が上がり、異極性の電荷を離せば電気 PE が上がります。
• どちらかを解放すれば、蓄えられたエネルギーが運動エネルギーになります。
• 両方において同じエネルギー保存則のツールが適用されます。