Otwórz menu główne

Definicja potencjału elektrycznegoEdytuj

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 punktowegoEdytuj

 
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 elektrycznymEdytuj

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 elektrycznegoEdytuj

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 teżEdytuj