Що таке електричний потенціал

Потенційною у фізиці називають енергію, що визначається розташуванням тіл у якомусь полі. Тобто вона являє собою роботу, викликану в цьому полі переносом матеріальних тіл (точок). Наприклад, у такому потенційному полі, як тяжіння Землі, робота, пов'язана з підніманням предмета масою m на незначну висоту h і є його потенційна енергія.

Що таке електричний потенціал

У будь-якому полі реально визначити ступінь потенційної енергії та електростатичний не виняток, оскільки воно складається з матеріальних точок з електрозарядом. Через те, що в електростатичному полі всі об'єкти (точки) мають одиничний плюсовий електрозаряд, а у останнього є запас потенційної енергії, то вона виражається скалярним фізичним параметром, що відповідає енергетичному стану. Пояснюючи по-простому, потенціал електростатичного поля виражається діями, скоєними його силами під час перенесення у ньому зарядів із відправних точок до зони закінчення переходу. Отже, можна сказати, що потенціал електричного поля - це виявлення ступеня сил, що додаються. Це означає, що електростатичним простором задіяні сили для переміщення електрозарядів з одного місця на нове, їх величину слід визначити.

Одиниця виміру

Оскільки потенційність електричного поля — параметр енергетичний, він визначається співвідношенням потенційної енергії до величини електрозаряду.

Якщо при переміщенні електрозаряду 1 Кулон здійснюється робота 1 Джоуль, то різниця потенціалів, що є між двома точками електрополя, буде вимірюватися одним вольтом.Отже, 1В = 1 Дж/Кл.

У системі СГС для одиниці виміру електричного потенціалу немає спеціальної назви. Робота у цій системі вимірюється ергами, різницю потенціалів — одиницею потенціалу СГСЕ, електрозаряд — одиницею заряду СГСЕ. Відповідність між одиницями виміру систем СІ та СГС виражається рівністю 1 В = 1/300 од. потенціалу СДСЕ.

Електричний (енергетичний) потенціал

Взаємодія тіл у фізиці характеризується їх потенційними енергіями. Електростатичне поле є потенційним, оскільки його дія в умовах замкнутої території нульова, а всі поля з подібними умовами визнані потенційними.

Дія сил потенційного поля виражається через змінену ним енергію. Тобто ступінь потенційної енергії електрозаряду не співвідноситься з його рівнем при переміщенні. Тому якісне визначення електрополя виражається потенціалом, який не залежить від заряду, що знаходиться в ньому.

Фізичний сенс має не електричний чи електростатичний потенціал, а різницю потенціалів. Вона позначається як φ₁-φ₂ і визначається за формулою:

Потенціал точки електрополя

Поле, сформоване електрозарядами, відрізняється тим, що робота, що виникла при впливі його сил на заряджені точки для їхнього перенесення, залежить виключно від розташування останніх. Тобто від місця, де точка була і де вона буде, але ніяк не від маршруту її проходження. Саме це є потенційність електричного поля.

Потенціал точки електричного поля визначається діями, які роблять сили даного поля для перекидання заряду від початкового розташування настільки далеку нескінченність, що його переходу прийнято вважати нульовим.Отже, електричний потенціал точки виражається роботою, досконалою силами електростатичного простору для перекидання плюсового одиничного заряду з вихідного розташування в нескінченність.

При перенесенні об'єкта тим самим курсом, яким спрямовані сили, які виконують роботу з боку електрополя, останні здійснюють позитивну дію, отже, і потенціал відправної точки також позитивний. Якщо, навпаки, об'єкт рухається їм назустріч, всі вони роблять негативну дію і знак потенціалу точки буде негативним.

Так як в електричному полі при перенесенні заряду з відправної в кінцеву точку не важливий маршрут прямування, а тільки місце розташування, то робота, виконана в період переходу з одного пункту в інший, дорівнює сумі виконаних робіт: спочатку з пункту відбуття в нескінченність, а потім з останньої - у пункт прибуття.

Описуючи по-іншому, робота, яку виконує електричне поле під час перенесення одиничного заряду, дорівнює різниці електричних потенціалів обох точок. Тому електростатичне поле – це потенційне поле. Воно безпосередньо залежить від місця розташування зарядів — початкового та остаточного, а не від їхнього шляху.

Ось чому заряд із плюсовим значенням завжди прямує до сили, що здійснює позитивну дію. Тобто він походить від точок, потенціал яких високий, до тих, у яких він низький. Негативні ж заряди спрямовані від точок з низьким до більш високим потенціалом.

Фізична складова поля

Параметр, що визначає енергетичну складову поля, називається потенціалом точки. Тобто, в електростатичному просторі є заряд (q), що має потенційну енергію (W).Якщо порівняти з потенційною енергією, наприклад, у механіці, то у кулі, що лежить на землі, вона нульова. Варто підняти цю кулю на будь-яку висоту (виконати роботу (А)), як вона набуває потенційної енергії. В електриці енергія вимірюється у вольтах. Якщо вона має величину 1 Дж, а заряд 1 Кл, то потенціал електричного поля дорівнюватиме значенню 1 Дж/1Кл, тобто 1 W.

Енергетична складова електростатичного поля – потенціал (силова – напруга). Для всіх видів полів (однорідних та інших) властиво, що потенційна енергія відповідає заряду в електростатичному полі.

Сили останнього в межах замкнутої траєкторії, роблячи роботу з перенесення заряду, дорівнюють нулю. Те, що сила нульова і не обумовлена ​​траєкторією та її формою, робить її консервативною силою. Тому потенційне це силове поле з консервативними силами, що діють на тіла.