Kas yra elektrinis potencialas

Elektrinis potencialas yra kiekybinė elektrinio lauko charakteristika, pagrįsta elektrinių jėgų, kurias laukas atlieka, kai per jį juda krūviai, darbo matavimu. Elektriniam potencialui matuoti naudojami specialūs prietaisai – elektroskopai ir elektrometrai.

Krūvių sukurtas elektrinis laukas turi tokią svarbią savybę: lauko jėgų darbas, kai jame juda krūviai, priklauso tik nuo pradinio ir galutinio judėjimo taško padėties, bet nepriklauso nuo judėjimo kelio. (laukas, turintis tokią savybę, vadinamas potencialu).

Todėl elektrinį lauką bet kuriame taške galima apibūdinti darbu, kurį atlieka lauko jėgos, kai tam tikras krūvis iš tam tikro taško juda į begalybę (praktiškai į tokį tolimą tašką, kad lauką jame jau galima laikyti lygiu nuliui) .

Tokia charakteristika yra elektrinis potencialas tam tikrame lauko taške, kuris išreiškiamas darbu, kurį atlieka lauko jėgos, kai teigiamas krūvis pašalinamas iš to taško į begalybę.

Jeigu šis judėjimas vyksta lauko pusėje veikiančios jėgos kryptimi, tai ši jėga atlieka teigiamą darbą ir pradinio taško potencialas yra teigiamas. Jei judėjimas nukreiptas į jėgą, veikiančią lauko pusėje, tada lauko jėga atlieka neigiamą darbą, o pradinio taško potencialas yra neigiamas.

Kadangi darbas, atliktas, kai krūvis juda elektriniame lauke, nepriklauso nuo kelio, o tik nuo pradžios ir pabaigos taškų padėties, darbas, atliktas judant kiekvienu keliu iš taško A į tašką B, yra lygus sumai. atlikto darbo einant iš A į begalybę ir iš begalybės į B (nes paskutiniai du judesiai taip pat reiškia judėjimą iš A į B, bet kitu keliu).

Kitaip tariant, lauko jėgų darbas, kai vienetinis teigiamas krūvis juda iš taško A į tašką B, yra lygus elektrinių potencialų skirtumui taškuose A ir B.

Laisvas teigiamas krūvis, veikiamas elektrinio lauko jėgos, visada judės jėgos kryptimi, kuri atliks teigiamą darbą, tai yra, jis visada judės iš didesnio potencialo taškų į mažesnio potencialo taškus. Priešingai, neigiami krūviai judės iš mažesnio potencialo taško į didesnio potencialo taškus.

Lygiai taip pat, kaip sunkūs kūnai gravitaciniame lauke juda iš didesnio potencialo į žemesnį, teigiami elektros krūviai pereina iš didesnio į žemesnį potencialą.

Kaip ir sunkiųjų kūnų judėjimui, svarbu ne absoliutus lygis bet kuriame taške, o taškų, tarp kurių kūnai juda, lygių skirtumas, elektros krūvių judėjimui – ne potencialo dydis. pati (matuojama pagal begalybę) , kuri yra esminė, bet taškų, tarp kurių gali vykti elektros krūvių judėjimas, potencialų skirtumas, pavyzdžiui, taškai, sujungti viela.

Todėl visose elektros problemose vaidmenį vaidina ne potencialas, o potencialų skirtumas, ir šiam paskutiniam kiekiui įvedamas specialus pavadinimas - Įtampa (galimas skirtumas tarp dviejų taškų). Potencialų skirtumo (įtampos) matavimo vienetas praktinėje vienetų sistemoje yra voltas.

Elektros inžinerijoje taip pat yra sąvokų elektrodo potencialas ir kontaktinio potencialo skirtumas.