Potencjał elektryczny


Wzór

Potencjał = Energia potencjalna ładunku / wartość ładunku

`V=epsi/q`

Co to jest potencjał elektryczny?

Aby zrozumieć czym jest potencjał elektryczny, trzeba najpierw zrozumieć czym jest energia potencjalna ładunku.

Najprostszą analogią byłby kamień. Kamień leżący na ziemi ma energię potencjalną równą 0. Jeśli podniesiemy go na pewną wysokość jego energia potencjalna wzrasta - ściślej rzeczy ujmując, gdy gu wypuścimy z ręki, wówczas zacznie spadać, a więc ma możliwość spadania. A więc najogólniej potencjał to pewna możliwość. Warto też zauważyć, że wraz ze spadkiem kamienia, jego energia potencjalna będzie malała (na rzecz energii kinetycznej).

W tym szczególnym przypadku potencjałem jest możliwość przemieszczania się elektronów.

Z ogólnej wiedzy o prądzie wiemy, że elektrony będą się poruszać względem siebie w dwóch przypadkach:
- gdy posiadają dwa takie same ładunki (są naładowane jednoimienne) i znajdują się w istotnej odległości od siebie, to będą się od siebie oddalać
- gdy posiadają dwa przeciwne ładunki (są naładowane różnoimienne) będą się do siebie przybliżać.

Wynika to z fundamentalnych praw fizycznych (jest to oddziaływanie podstawowe).

Wracając do kamienia:

Dwa ładunki zlepione ze sobą o różnych ładunkach (tak samo jak przy oddziaływaniu grawitacyjnym dwa ciała: ziemia i kamień) nie będą się poruszać, ani nie będą miały zdolności żeby poruszyć się wobec siebie (dopóki z tego stanu równowagi nie zostaną wytrącone). Te same dwa ładunki, odciągnięte od siebie (jak kamień podnoszony ręką z ziemi) uzyskają pewną energię potencjalną. Gdy siła, która jest od siebie odciągała przestanie działać (tak jak my, byśmy puścili kamień) ładunki zaczną dążyć do siebie (tak jak kamień ku ziemi). Wraz ze zbliżaniem się ładunków będzie malała ich energia potencjalna, a rosła energia kinetyczna.

Potencjał odnosi się więc do pojedynczej cząstki lub grupy cząstek i oznacza ich zdolność do przemieszczania się. Jak wiemy z powyższego wzoru, nie jest równy co do wartości energii potencjalnej ładunku.



Jednostka

Jednostką potencjału jest Volt.

Volt = (dżul) / (coulomb)

`1V = (1J)/(1C)`

Potencjał dla ładunku punktowego

Podstawiając wzór na energię potencjalną ładunku punktowego:

`{(V=epsi/q),(epsi = k(Qq)/r):}`

otrzymamy:

`V=(k(Qq)/r)/q`

skracając ładunek próbny:

`V=k(Q)/r`

Pojęcia zawiązane z potencjałem elektrycznym

Bardzo bliskie pojęciu potencjału jest napięcie elektryczne. Jest to różnica potencjałów.