Tudomány

Elektromos potenciál — Feszültség nem ugyanaz, mint energia

A tér a potenciál csökkenésének irányába mutat: E=−∇V. Egy dimenzióban homogén térben E≈−ΔV/Δx. A mínuszjel azt jelzi, hogy pozitív próbatöltés spontán az alacsonyabb potenciál felé gyorsulhat. Negatív töltés esetén a potenciális energia qV miatt az energiaminimum iránya ellenkező lehet.

Feszültség nem ugyanaz, mint energia

A tér a potenciál csökkenésének irányába mutat: E=−∇V. Egy dimenzióban homogén térben E≈−ΔV/Δx. A mínuszjel azt jelzi, hogy pozitív próbatöltés spontán az alacsonyabb potenciál felé gyorsulhat. Negatív töltés esetén a potenciális energia qV miatt az energiaminimum iránya ellenkező lehet.

Ponttöltés potenciálja

Azonos potenciálú pontok ekvipotenciális felületet alkotnak. Ilyen felület mentén ideális elektrosztatikus mezőben egy töltés áthelyezéséhez a mező nem végez nettó munkát. Az elektromos erővonalak merőlegesek az ekvipotenciális felületekre, mert ha lenne érintőirányú E-komponens, a potenciál a felület mentén is változna.

Kapcsolat az elektromos térrel

Párhuzamos lemezes kondenzátorban, széleffektusokat elhanyagolva, a tér közel homogén és ΔV≈Ed. A tárolt energia U=½CV²=Q²/(2C)=½QΔV. A három alak ugyanazt az energiamennyiséget fejezi ki különböző ismert mennyiségek segítségével. A dielektrikum a kapacitást és a mező eloszlását is módosíthatja.

Ekvipotenciális felületek

Az elektronvolt energiaegység, nem feszültség. 1 eV az az energiaváltozás, amelyet egy elemi töltés szerez 1 V potenciálkülönbségen áthaladva: 1 eV≈1,602×10⁻¹⁹ J. Atomfizikában kényelmes, mert az elektronok és fotonok tipikus energiái joule-ban nagyon kis számok lennének.

Elektromos potenciálV = U/q

Feszültség nem ugyanaz, mint energia

A potenciál abszolút zérusszintje sok elektrosztatikai feladatban tetszőleges; fizikailag a különbségek számítanak. Véges töltéseloszlásnál gyakori V(∞)=0 választás, áramkörben pedig egy csomópontot földpotenciálnak jelölünk. A választás nem módosítja a mérhető feszültségeket vagy az elektromos teret.

Azonos potenciálú pontok ekvipotenciális felületet alkotnak. Ilyen felület mentén ideális elektrosztatikus mezőben egy töltés áthelyezéséhez a mező nem végez nettó munkát. Az elektromos erővonalak merőlegesek az ekvipotenciális felületekre, mert ha lenne érintőirányú E-komponens, a potenciál a felület mentén is változna.