Elektrische potentiaal

Spanning is energie per eenheid lading

Eén volt is één joule per coulomb. ΔV hoort bij twee punten van het veld; ΔU hangt daarnaast af van de bewegende lading. Dezelfde spanningsverandering kan daarom de potentiële energie van een positieve lading verlagen en die van een negatieve verhogen.

Potentiaal van puntladingen

Voor een puntlading is V=kQ/r, met het teken van Q. Bij meerdere bronnen worden potentialen als getallen met teken opgeteld. Dat verschilt van het veld, waarvoor een vectorsom nodig is. Voor geïsoleerde bronnen is V=0 op oneindig een handige keuze.

Puntpotentiaalcalculator

Van potentiaal terug naar het elektrische veld

In één dimensie geldt Eₓ=−dV/dx: het veld wijst naar de richting waarin V het snelst daalt. Langs een equipotentiaal is ΔV=0, dus E⃗ staat loodrecht op equipotentiaalvlakken.

Een nulpunt voor potentiaal kiezen

Alleen potentiaalverschillen beïnvloeden meetbare energieveranderingen. Het nulpunt is een referentie: oneindig ver weg bij geïsoleerde ladingen, of een gekozen aarde in een schakeling. Een constante bij alle potentialen optellen verandert ΔV en E⃗ niet.

Energieredenering en veelgemaakte tekenfouten

U=qV. Een negatieve potentiaal is niet voor elke lading automatisch een lage energietoestand, omdat het teken van q de energierangorde omkeert. Het werk van het veld is W=−ΔU=−qΔV. Positieve lading beweegt vrij vaak naar lagere V; negatieve naar hogere V.

Uitgewerkte voorbeelden

1. Potentiaal van een puntlading

Bereken V op 0,30 m van +4,0 nC.

2. Energieverandering

+2,0 μC beweegt door ΔV=−150 V.

3. Uniform veld

V daalt 600 V over 0,20 m langs een uniform veld.