Potencjał elektryczny

Potencjał elektrostatyczny, potencjał pola elektrycznegopole skalarne opisujące pole elektrostatyczne.

Definicja potencjału elektrycznego[edytuj | edytuj kod]

Potencjałem elektrycznym w dowolnym punkcie stałego pola elektrycznego nazywa się stosunek pracy wykonanej przez siłę elektryczną przy przenoszeniu ładunku z tego punktu do nieskończoności, do wartości tego ładunku:

Jednostką potencjału jest 1 V (wolt) równy 1 J/1 C (dżulowi na kulomb).

Potencjał elektrostatyczny ładunku punktowego[edytuj | edytuj kod]

Powierzchnie ekwipotencjalne (okręgi) i linie pola elektrycznego wokół ładunku punktowego

W przypadku pola elektrycznego wytwarzanego przez nieruchomy punktowy ładunek elektryczny:

gdzie:

– potencjał elektryczny (elektrostatyczny),
– ładunek wytwarzający pole elektryczne,
ładunek próbny,
– odległość pomiędzy ładunkami,
przenikalność elektryczna ośrodka.

Zgodnie z definicją potencjału elektrycznego:

gdzie:

– praca siły elektrycznej wykonanej przy przeniesieniu ładunku daleko od ładunku wytwarzającego pole elektryczne.

Ponieważ a energia potencjalna pola elektrycznego ładunku punktowego wyraża się wzorem:

z czego wynika:

Z zależności tej wynikają cechy potencjału elektrycznego (patrz wyżej).

Potencjał elektryczny a praca w polu elektrycznym[edytuj | edytuj kod]

Rozpatrując niezmienne pole elektryczne, rozważyć można jaka praca potrzebna jest aby przenieść dany ładunek z punktu do punktu rozważanego pola. Przeniesienie danego ładunku z punktu do nieskończoności wówczas z definicji potencjału elektrycznego wynika, że pracę tę określa wzór:

oraz podobnie dla punktu

Zatem praca potrzebna na przeniesienie ładunku z punktu do dana jest jako:

Praca potrzebna na przeniesienie ładunku z danego punktu do punktu zależy jedynie od:

  • różnicy potencjałów między tymi punktami – zwanej inaczej napięciem elektrycznym,
  • ładunku

Potencjał elektryczny a natężenie pola elektrycznego[edytuj | edytuj kod]

Związek między natężeniem pola elektrycznego a potencjałem wyraża się wzorem:

Zależność ta często jest wykorzystywana również jako definicja potencjału. Wobec tego:

lub inaczej:

przy przeniesieniu ładunku elektrycznego z punktu do punktu Wówczas wzór ten określa napięcie elektryczne pomiędzy tymi dwoma punktami.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]