Elektriskais potenciāls
Elektriskais potenciāls formulē elektrostatiku enerģijas valodā. Tā kā tas ir skalārs, vairāku avotu ieguldījumus saskaita algebriski.
Spriegums ir enerģijas izmaiņa uz vienu lādiņa vienību
Potenciāls ir V=U/q, tādēļ ΔU=qΔV. Viens volts ir viens džouls uz kulonu. Potenciāls raksturo avotu lauku, bet potenciālā enerģija ir atkarīga arī no ievietotā lādiņa.
Punktveida un vairāku lādiņu potenciāls
V = kQ/r
Izvēloties V=0 bezgalībā, punktveida lādiņam V=kQ/r. Vairākiem lādiņiem V=ΣkQᵢ/rᵢ; tā ir skalāra summa, tāpēc pozitīvi un negatīvi ieguldījumi var kompensēties.
Punktveida lādiņa potenciāla kalkulators
Punktveida lādiņam V=kQ/r; Q zīme saglabājas.
Kā no potenciāla atgūt lauku
Elektriskais lauks ir vērsts visstraujākās potenciāla samazināšanās virzienā. Vienā dimensijā E=−dV/ds, gandrīz vienmērīgā laukā E≈−ΔV/Δs.
Potenciāla nulles līmeņa izvēle
Absolūtā V nulle ir izvēle; fizikāli nozīmīgas ir potenciālu starpības. Izolētiem lādiņiem parasti V→0 pie r→∞. Ekvipotenciālās virsmas ir perpendikulāras E⃗.
Enerģijas spriedumi un zīmes
Pozitīvam lādiņam virzoties uz mazāku V, U samazinās; negatīvam lādiņam zīme secinājumu apgriež. Drošākais ir vispirms lietot ΔU=qΔV.
Atrisināti piemēri
1. Punktveida lādiņa potenciāls
V 0,30 m no +4,0 nC.
Risinājums
V≈120 V.
2. Potenciālās enerģijas izmaiņa
+2,0 μC lādiņam ΔV=−50 V.
Risinājums
ΔU=−1,0×10⁻⁴ J.
3. Lauks no potenciālu starpības
600 V kritums 0,20 m.
Risinājums
|E|≈3,0×10³ V m⁻¹, uz mazāku potenciālu.