Potencial elèctric

La tensió és energia per unitat de càrrega

Un volt és un joule per coulomb. ΔV descriu una propietat dels dos punts del camp; ΔU depèn també de la càrrega que es mou. Per això una mateixa diferència de potencial pot fer disminuir U per una càrrega positiva i augmentar-la per una negativa.

Potencial de càrregues puntuals

Per una càrrega puntual, V=kQ/r amb el signe de Q. Amb diverses càrregues, els potencials se sumen com nombres amb signe. Això és diferent del camp, que exigeix una suma vectorial. Per una font aïllada és habitual prendre V=0 a l’infinit.

Calculadora de potencial puntual

Del potencial al camp elèctric

En una dimensió Eₓ=−dV/dx: el camp apunta en la direcció de descens més ràpid del potencial. Al llarg d’una equipotencial ΔV=0, de manera que E⃗ és perpendicular a les superfícies equipotencials. Un mapa de V pot, doncs, reconstruir tant la direcció com la intensitat local del camp.

Escollir el zero de potencial

Només les diferències de potencial intervenen en els canvis d’energia mesurables. El zero és una referència: a l’infinit per càrregues aïllades, o un punt de terra en un circuit. Afegir una constant a tots els potencials no modifica ΔV ni E⃗.

Energia i errors de signe freqüents

U=qV. Un potencial negatiu no significa necessàriament energia baixa per qualsevol partícula, perquè el signe de q canvia l’ordre energètic. El treball del camp és W=−ΔU=−qΔV. Una càrrega positiva lliure tendeix a anar cap a V més baix; una negativa, cap a V més alt.

Exemples resolts

1. Potencial d’una càrrega puntual

Troba V a 0,30 m d’una càrrega +4,0 nC.

2. Canvi d’energia

Una càrrega +2,0 μC travessa ΔV=−150 V.

3. Camp uniforme

El potencial disminueix 600 V en 0,20 m paral·lelament al camp.