Potențial electric
Potențialul electric reformulează electrostatica în termeni de energie. Fiind scalar, contribuțiile mai multor surse se adună algebric.
Tensiunea este variația de energie pe unitatea de sarcină
Potențialul este V=U/q, iar ΔU=qΔV. Un volt înseamnă un joule pe coulomb. Potențialul aparține configurației surselor; energia potențială depinde și de sarcina introdusă.
Potențialul unei sarcini punctiforme și al mai multor sarcini
V = kQ/r
Alegând V=0 la infinit, pentru o sarcină punctiformă V=kQ/r. Pentru mai multe sarcini, V=ΣkQᵢ/rᵢ; este o sumă scalară, deci contribuțiile pozitive și negative se pot compensa.
Calculator pentru potențialul unei sarcini punctiforme
Pentru o sarcină punctiformă V=kQ/r; semnul lui Q se păstrează.
Cum se recuperează câmpul din potențial
Câmpul electric este orientat spre scăderea cea mai rapidă a potențialului. Pe o direcție, E=−dV/ds; într-un câmp aproximativ uniform, E≈−ΔV/Δs.
Cum se alege zero-ul potențialului
Zero-ul absolut al lui V este o convenție; diferențele de potențial sunt cele măsurabile. Pentru sarcini izolate se alege de obicei V→0 când r→∞. Suprafețele echipotențiale sunt perpendiculare pe E⃗.
Raționament energetic și semne
Pentru o sarcină pozitivă, deplasarea spre V mai mic scade U; pentru o sarcină negativă, semnul inversează concluzia. Metoda sigură este să calculați mai întâi ΔU=qΔV.
Exemple rezolvate
1. Potențialul unei sarcini punctiforme
V la 0,30 m de +4,0 nC.
Rezolvare
V≈120 V.
2. Variația energiei potențiale
Pentru +2,0 μC, ΔV=−50 V.
Rezolvare
ΔU=−1,0×10⁻⁴ J.
3. Câmp din diferență de potențial
Scădere de 600 V pe 0,20 m.
Rezolvare
|E|≈3,0×10³ V m⁻¹, spre potențial mai mic.