Wat is elektrische potentiaal

Elektrisch potentieel is een kwantitatief kenmerk van een elektrisch veld dat is gebaseerd op het meten van het werk van elektrische krachten dat het veld doet wanneer ladingen er doorheen bewegen. Er worden speciale apparaten gebruikt om elektrische potentiaal te meten — elektroscopen en elektrometers.

Het elektrische veld dat door ladingen wordt gecreëerd, heeft de volgende belangrijke eigenschap: het werk dat wordt verricht door de veldkrachten wanneer de ladingen erin bewegen, hangt alleen af ​​van de positie van de begin- en eindpunten van beweging, maar niet van het pad waarlangs beweging plaatsvindt (een veld met zo'n eigenschap wordt een potentiaal genoemd).

Daarom kan het elektrische veld op elk punt worden gekarakteriseerd door het werk dat de veldkrachten doen wanneer een bepaalde lading van een bepaald punt naar oneindig beweegt (praktisch naar zo'n ver punt dat het veld daarin al gelijk aan nul kan worden beschouwd) .

Zo'n kenmerk is de elektrische potentiaal op een bepaald punt in het veld, die wordt uitgedrukt door het werk dat de veldkrachten doen wanneer een positieve lading van dat punt naar oneindig wordt verwijderd.

Als deze beweging plaatsvindt in de richting van de kracht die aan de kant van het veld werkt, dan doet deze kracht positief werk en is de potentiaal van het startpunt positief. Als de beweging in de richting van de kracht is die aan de kant van het veld werkt, dan doet de veldkracht negatief werk en is het potentieel van het startpunt negatief.

Aangezien de arbeid die wordt verricht wanneer een lading in een elektrisch veld beweegt, niet afhangt van het pad, maar alleen van de positie van het begin- en eindpunt, is de arbeid die wordt verricht om langs elk pad van punt A naar punt B te gaan gelijk aan de som van het verrichte werk werkt bij het gaan van A naar oneindig en van oneindig naar B (aangezien de laatste twee bewegingen ook beweging van A naar B vertegenwoordigen, maar via een ander pad).

Met andere woorden, het werk dat wordt verricht door de veldkrachten wanneer een eenheid positieve lading van punt A naar punt B beweegt, is gelijk aan het verschil in elektrische potentialen op de punten A en B.

Een vrije positieve lading onder invloed van de kracht van het elektrische veld zal altijd in de richting van de kracht bewegen, die positief werk zal doen, dat wil zeggen, het zal altijd van punten met een hoger potentieel naar punten met een lager potentieel gaan. Integendeel, negatieve ladingen zullen van een punt met een lager potentieel naar punten met een hoger potentieel gaan.

Net zoals zware lichamen in een zwaartekrachtveld van hoger naar lager potentieel gaan, bewegen positieve elektrische ladingen van hoger naar lager potentieel.

Net als voor de beweging van zware lichamen, is het niet het absolute niveau op enig punt dat ertoe doet, maar het verschil in niveaus van de punten waartussen de lichamen bewegen, voor de beweging van elektrische ladingen is het niet de grootte van de potentiaal zelf (gemeten tegen oneindig) , wat essentieel is, maar het potentiaalverschil van punten waartussen de beweging van elektrische ladingen kan plaatsvinden, bijvoorbeeld punten die zijn verbonden door een draad.

Daarom speelt bij alle elektrische problemen niet de potentiaal een rol, maar het potentiaalverschil, en voor deze laatste grootheid wordt een speciale naam geïntroduceerd — Spanning (potentieel verschil tussen twee punten). De meeteenheid van potentiaalverschil (spanning) in het praktische systeem van eenheden is de volt.

Er zijn ook concepten in de elektrotechniek elektrode potentiaal En contactpotentiaalverschil.