Čo je elektrický potenciál

Elektrický potenciál je kvantitatívna charakteristika elektrického poľa založená na meraní práce elektrických síl, ktoré pole koná, keď sa ním pohybujú náboje. Na meranie elektrického potenciálu sa používajú špeciálne prístroje — elektroskopy a elektromery.

Elektrické pole vytvorené nábojmi má nasledujúcu dôležitú vlastnosť: práca vykonaná silami poľa, keď sa v ňom náboje pohybujú, závisí iba od polohy počiatočného a konečného bodu pohybu, ale nezávisí od dráhy, po ktorej k pohybu dochádza. (pole s takouto vlastnosťou sa nazýva potenciál).

Preto elektrické pole v akomkoľvek bode možno charakterizovať prácou, ktorú vykonajú sily poľa, keď sa určitý náboj presunie z daného bodu do nekonečna (prakticky do takého vzdialeného bodu, že pole v ňom už možno považovať za rovné nule) .

Takouto charakteristikou je elektrický potenciál v danom bode poľa, ktorý je vyjadrený prácou, ktorú sily poľa vykonajú, keď sa kladný náboj odstráni z tohto bodu do nekonečna.

Ak k tomuto pohybu dôjde v smere sily pôsobiacej na stranu poľa, potom táto sila vykoná pozitívnu prácu a potenciál východiskového bodu je kladný. Ak je pohyb smerom k sile pôsobiacej na stranu poľa, potom sila poľa vykoná negatívnu prácu a potenciál počiatočného bodu je negatívny.

Keďže práca vykonaná pri pohybe náboja v elektrickom poli nezávisí od dráhy, ale iba od polohy začiatočného a koncového bodu, práca vykonaná pri pohybe po každej dráhe z bodu A do bodu B sa rovná súčtu z vykonanej práce pri prechode z A do nekonečna a z nekonečna do B (keďže posledné dva pohyby tiež predstavujú pohyb z A do B, ale inou cestou).

Inými slovami, práca vykonaná silami poľa, keď sa jednotkový kladný náboj pohybuje z bodu A do bodu B, sa rovná rozdielu elektrických potenciálov v bodoch A a B.

Voľný kladný náboj pod pôsobením sily elektrického poľa sa bude vždy pohybovať v smere sily, ktorá vykoná pozitívnu prácu, to znamená, že sa bude vždy pohybovať z bodov s vyšším potenciálom do bodov s nižším potenciálom. Naopak, záporné náboje sa presunú z bodu s nižším potenciálom do bodov s vyšším potenciálom.

Rovnako ako sa ťažké telesá v gravitačnom poli pohybujú z vyššieho potenciálu na nižší, kladné elektrické náboje sa pohybujú z vyššieho na nižší potenciál.

Rovnako ako pri pohybe ťažkých telies nie je dôležitá absolútna úroveň v žiadnom bode, ale rozdiel v úrovniach bodov, medzi ktorými sa telesá pohybujú, pre pohyb elektrických nábojov nie je dôležitá veľkosť potenciálu. sám (merané voči nekonečnu), čo je podstatné, ale potenciálny rozdiel bodov, medzi ktorými môže nastať pohyb elektrických nábojov, napríklad body spojené drôtom.

Preto vo všetkých elektrických problémoch nehrá rolu potenciál, ale potenciálny rozdiel a pre túto poslednú veličinu je zavedený špeciálny názov — Napätie (potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi). Jednotkou merania potenciálneho rozdielu (napätia) v praktickom systéme jednotiek je volt.

Aj v elektrotechnike existujú pojmy elektródový potenciál a rozdiel kontaktného potenciálu.