Elektrisk potentiale — Potentiale og spænding

Potentiale og spænding

Feltet peger mod hurtigst faldende potentiale: E=−∇V. I én dimension er E_x=−dV/dx. En stor potentialændring over en kort afstand svarer derfor til et stærkt elektrisk felt.

Punktcharge

Langs en flade med konstant V ændres en charges potentielle energi ikke ved bevægelse. Feltet står vinkelret på sådanne flader. En leder i elektrostatisk ligevægt er en ækvipotentialflade.

Relation til E

Det absolutte nulpunkt for V kan vælges efter bekvemmelighed. Hvis man lægger samme konstant til alle potentialer, ændres hverken feltet eller spændingsforskellene. Det er forskelle i V, der er direkte fysiske i mange eksperimenter.

Ækvipotentialflader

For en ladning q er ΔU=qΔV. En elektron har q=−e, så dens potentielle energi ændres modsat en positiv prøvecharges for samme ΔV. Fortegnet er vigtigt i vakuumrør, acceleratorer og halvlederfysik.

Potentiale og spænding

Et batteri eller en generator opretholder en potentialforskel ved at omdanne anden energi. I en modstand falder potentialet typisk i retningen af den konventionelle strøm, mens elektrisk energi omdannes til indre energi og varme.