Elektrescht Potenzial

D’elektrescht Potenzial beschreift e Feld iwwer Energie pro Ladungseenheet. Well Potenzial eng skalar Gréisst ass, gi Problemer mat ville Ladunge méi einfach: Potenzialer algebraesch addéieren an duerno d’Energieännerung oder d’Feld dovun ofleeden.

Spannung ass Energie pro Ladungseenheet

ΔV = ΔU/q   ·   ΔU = qΔV

Ee Volt ass ee Joule pro Coulomb. ΔV gehéiert zu zwee Punkten am Feld; ΔU hänkt zousätzlech vun der bewegter Ladung of. Déi selwecht Spannungsännerung kann U fir eng positiv Ladung reduzéieren an fir eng negativ erhéijen.

Potenzial vu Punktladungen

+Egestréchelt Kreeser: selwecht V
D’Feld steet senkrecht op Equipotenzialen.

V = kQ/r   ·   V = Σ(kQᵢ/rᵢ)

Fir eng Punktladung gëllt V=kQ/r mam Zeeche vu Q. Bei méi Quellen ginn d’Potenzialer als Zuele mat Zeechen addéiert. Dat ass anescht wéi d’Feld, wou Vecteure musse summéiert ginn. Fir isoléiert Quellen ass V=0 am Onendlechen praktesch.

Punktpotenzial-Rechner

Vum Potenzial zeréck bei d’elektrescht Feld

An enger Dimensioun ass Eₓ=−dV/dx: d’Feld weist an d’Richtung, an där V am séierste fält. Laanscht eng Equipotenzial ass ΔV=0; dofir steet E⃗ senkrecht op Equipotenzialflächen.

méi héicht Vméi niddregt VE+−q>0 kann U verléierenq<0 reagéiert entgéint
ΔU=qΔV: d’Zeeche vu q ass entscheedend.

E Nullniveau fir d’Potenzial wielen

Nëmme Potenzialdifferenze beaflossen moossbar Energieännerungen. Den Nullpunkt ass eng Referenz: am Onendlechen oder op engem definéierte Massepunkt. Eng konstant Verrécklung vun alle Potenzialer ännert weder ΔV nach E⃗.

Energie a üblech Zeechefeeler

U=qV. En negativt Potenzial ass net automatesch eng niddreg Energie fir all Partikel, well d’Zeeche vu q d’Uerdnung ëmdréit. D’Aarbecht vum Feld ass W=−ΔU=−qΔV. Positiv Ladunge tendéieren zu méi klengem V, negativ zu méi groussem V.

Duerchgerechent Beispiller

1. Potenzial vun enger Punktladung

V op 0,30 m vun +4,0 nC?

Léisung

V=kQ/r≈120 V mat V=0 am Onendlechen.

2. Energieännerung

+2,0 μC beweegt sech duerch ΔV=−150 V.

Léisung

ΔU=qΔV=−3,0×10⁻⁴ J.

3. Uniformt Feld

V fällt ëm 600 V iwwer 0,20 m.

Léisung

|E|=3000 V m⁻¹, a Richtung vum falende Potenzial.