Warum ist die Richtung des elektrischen Feldes diejenige, die von den höchsten zu den niedrigsten Werten eines elektrischen Potentials reicht?

Zur Verdeutlichung, was ist der Grund dafür und warum ist es nicht das Gegenteil?

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Wir betrachten die Ladung, mit der wir Tests durchführen, immer als positiv. Denken Sie also an eine positive Ladung, die in diesem Potential verbleibt, wohin würde es gehen wollen?

Natürlich in Richtung der negativen Platte! Es erfährt also eine Kraft in Richtung der negativen Platte, sodass das Feld immer auf die negative Platte gerichtet ist, wodurch Ihre Frage beantwortet wird: Das Feld verläuft von positiver Platte zu negativer Platte, dh höheres Potential zu niedrigerem Potential, im Wesentlichen aufgrund einer Konvention, die alle Testladungen sind positiv.

Hinzu kommt noch: Potential ist einfach die Arbeit, die beim Bewegen einer elektrischen Ladung gegen das elektrische Feld (Kraft) verrichtet wird. Deshalb haben Sie ein negatives Vorzeichen, das elektrische Potential nimmt in Richtung des elektrischen Feldes ab, da Sie gegen das Feld arbeiten müssten.

Sie können es sich auch gravitativ vorstellen, denken Sie an einen physischen Hügel. Auf der Spitze des Hügels hat das Teilchen das höchste Potential, wenn es nach unten rollt, nimmt sein Potential ab. Aber die Schwerkraft zeigt nach unten, also ist die Potentialänderung in Richtung der Kraft negativ.

Wir haben tatsächlich eine allgemeine Beziehung für Kraft und Potenzial:

F = D U D X die für alle Arten von Kräften funktioniert, sei es klassisch oder elektromagnetisch.

So wie ich es verstehe, ist es streng genommen eine Frage der historischen Konvention, dass die Richtung des elektrischen Felds die Richtung der Kraft ist, die eine positive Ladung erfahren würde, wenn sie in das Feld gebracht würde. Eine in das Feld eingebrachte freie positive Ladung würde dann vom höchsten (positivsten) Wert des elektrischen Potentials im Feld zum niedrigsten (negativsten) Wert gehen.

Die Konvention hätte umgekehrt sein können, das heißt, die Richtung des elektrischen Feldes könnte die Richtung der Kraft gewesen sein, die eine negative Ladung erfahren würde, wenn sie in das Feld gebracht würde. In diesem Fall würde eine freie negative Ladung vom niedrigsten (negativsten) Wert des elektrischen Potentials im Feld zum höchsten (positivsten) Wert des elektrischen Potentials gehen.

Damit verwandt ist die Konvention für die Richtung des Stromflusses. Herkömmlicher Strom ist definiert als der Fluss positiver Ladung, obwohl Strom in den allermeisten Fällen der Fluss von Elektronen (negative Ladung) ist. Die Konvention wurde etabliert, lange bevor die wahre Natur des Stromflusses bekannt war.

Hoffe das hilft.