Elektrisk potentiale — Potentiale og spænding

Potentiale og spænding

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.

Punktcharge

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.

Relation til E

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.

Ækvipotentialflader

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.

Potentiale og spænding

Et potentialdiagram kan ses som et energilandskab, men fortolkningen afhænger af ladningens fortegn, fordi U=qV. For positive ladninger svarer lavere V til lavere U, mens det omvendte gælder for elektroner. Potentialbarrierer og -brønde er centrale i halvledere, vakuumelektronik og kvantemekanik.