Поле може виконувати роботу над зарядом і пов’язане з потенціалом. Для статичного поля робота між двома точками не залежить від шляху. Це дозволяє переходити від векторного E до скалярного потенціалу V, коли така постановка зручніша.
Ілюстрація концептуальна: вона показує зв’язки, а не буквальну фотографію атомів, орбіталей чи мікроскопічних частинок.
118 елементів. Зрозуміла карта речовини. Досліджуйте таблицю, відкрийте елемент і переходьте до хімії та фізики.
Електричний потенціал — це потенціальна енергія на одиницю заряду. Різниця потенціалів показує, скільки роботи на одиничний заряд може виконати електростатичне поле між двома точками. Потенціал є скаляром, тому часто спрощує задачі з багатьма зарядами.
V=U/q. Напруга між A і B — різниця V_B−V_A, а не “кількість заряду”. Один вольт дорівнює одному джоулю на кулон. Для позитивного заряду рух у напрямі електричного поля зменшує потенціальну енергію.
Якщо нуль потенціалу обрано на нескінченності, для точкового заряду V=kQ/r. На відміну від поля, потенціал спадає як 1/r і має знак джерельного заряду. Для кількох точкових зарядів потенціали додаються алгебраїчно.
Електричне поле спрямоване у бік найшвидшого спадання потенціалу: E=−∇V. В одновимірній задачі E_x=−dV/dx. Велика зміна потенціалу на малій відстані означає сильне поле.
На поверхні сталого V переміщення заряду не змінює електричну потенціальну енергію. Електростатичне поле перпендикулярне до еквіпотенціальних поверхонь. Поверхня провідника в електростатичній рівновазі є еквіпотенціальною.