Elektromos potenciál
Az elektromos potenciál az elektrosztatikát energiában fogalmazza meg. Mivel skalár, több forrás hozzájárulása algebrailag összegezhető.
A feszültség az egységnyi töltésre jutó energiaváltozás
A potenciál V=U/q, ezért ΔU=qΔV. Egy volt egy joule per coulomb. A potenciál a források által létrehozott tér tulajdonsága, a potenciális energia pedig a behelyezett töltéstől is függ.
Ponttöltés és több töltés potenciálja
V = kQ/r
Ha V=0 a végtelenben, ponttöltésre V=kQ/r. Több töltésnél V=ΣkQᵢ/rᵢ: skaláris összeg, ezért pozitív és negatív tagok kiolthatják egymást.
Ponttöltés potenciáljának kalkulátora
Ponttöltésre V = kQ/r; Q előjele megmarad.
Hogyan nyerhető vissza a tér a potenciálból
Az elektromos tér a potenciál leggyorsabb csökkenésének irányába mutat. Egy dimenzióban E=−dV/ds, közel homogén térben pedig E≈−ΔV/Δs.
A potenciál nullszintjének megválasztása
A potenciál abszolút nullszintje konvenció; mérhető jelentősége a különbségeknek van. Izolált töltéseknél célszerű V→0-t választani r→∞ esetén. Az ekvipotenciális felületek merőlegesek E⃗-re.
Energiaérvelés és előjelek
Pozitív töltésnél kisebb V felé haladva U csökken; negatív töltésnél az előjel megfordítja ezt. Biztonságos módszer: először ΔU=qΔV, majd az előjel fizikai értelmezése.
Kidolgozott példák
1. Ponttöltés potenciálja
V 0,30 m-re +4,0 nC töltéstől.
Megoldás
V≈(8,99×10⁹)(4,0×10⁻⁹)/0,30≈120 V.
2. Potenciálisenergia-változás
+2,0 μC töltésre ΔV=−50 V.
Megoldás
ΔU=qΔV=−1,0×10⁻⁴ J.
3. Tér potenciálkülönbségből
600 V esés 0,20 m-en.
Megoldás
|E|≈600/0,20=3,0×10³ V m⁻¹, a kisebb potenciál felé.