Mikä on sähköpotentiaali

Sähköpotentiaali on sähkökentän kvantitatiivinen ominaisuus, joka perustuu sähkövoimien työn mittaamiseen, jonka kenttä tekee, kun varaus liikkuu sen läpi. Sähköpotentiaalin mittaamiseen käytetään erikoislaitteita — sähköskoopit ja elektrometrit.

Varausten luomalla sähkökentällä on seuraava tärkeä ominaisuus: kenttävoimien työ, kun varaukset liikkuvat siinä, riippuu vain liikkeen alku- ja loppupisteiden sijainnista, mutta ei riipu polusta, jota pitkin liike tapahtuu (kenttää, jolla on tällainen ominaisuus, kutsutaan potentiaaliksi).

Siksi missä tahansa pisteessä olevaa sähkökenttää voidaan luonnehtia työllä, jonka kenttävoimat tekevät, kun tietty varaus siirtyy tietystä pisteestä äärettömään (käytännöllisesti katsoen niin kaukaiseen pisteeseen, että kenttää siinä voidaan jo pitää nollan suuruisena) .

Tällainen ominaisuus on sähköpotentiaali tietyssä kentän pisteessä, joka ilmaistaan ​​työllä, jonka kenttävoimat tekevät, kun positiivinen varaus poistetaan tästä pisteestä äärettömään.

Jos tämä liike tapahtuu kentän sivuun vaikuttavan voiman suuntaan, tämä voima tekee positiivista työtä ja aloituspisteen potentiaali on positiivinen. Jos liike on kohti kentän puolella vaikuttavaa voimaa, niin kenttävoima tekee negatiivista työtä ja aloituspisteen potentiaali on negatiivinen.

Koska työ, joka tehdään, kun varaus liikkuu sähkökentässä, ei riipu reitistä, vaan vain alku- ja loppupisteiden sijainnista, on työ, joka tehdään liikkuessa kutakin polkua pitkin pisteestä A pisteeseen B, on summa. tehdystä työstä työskentelee siirryttäessä A:sta äärettömyyteen ja äärettömyydestä B:hen (koska kaksi viimeistä liikettä edustavat myös liikettä A:sta B:hen, mutta eri polkua pitkin).

Toisin sanoen kenttävoimien tekemä työ, kun yksikköpositiivinen varaus siirtyy pisteestä A pisteeseen B, on yhtä suuri kuin pisteiden A ja B sähköisten potentiaalien ero.

Vapaa positiivinen varaus sähkökentän voiman vaikutuksesta liikkuu aina voiman suuntaan, mikä tekee positiivista työtä, eli se liikkuu aina korkeamman potentiaalin pisteistä pienemmän potentiaalin pisteisiin. Päinvastoin, negatiiviset varaukset siirtyvät pienemmän potentiaalin pisteestä korkeamman potentiaalin pisteisiin.

Aivan kuten gravitaatiokentässä olevat raskaat kappaleet siirtyvät korkeammasta potentiaalista pienempään, positiiviset sähkövaraukset siirtyvät korkeammasta potentiaalista pienempään potentiaaliin.

Aivan kuten raskaiden kappaleiden liikkeelle, ei absoluuttinen taso missään pisteessä ole ratkaiseva, vaan niiden pisteiden tasojen ero, joiden välillä kappaleet liikkuvat, sähkövarausten liikkeessä ei ole potentiaalin suuruus. itse (mitattuna äärettömyyteen) , mikä on olennaista, mutta pisteiden potentiaaliero, joiden välillä sähkövaraukset voivat liikkua, esim. johdolla yhdistetyt pisteet.

Siksi kaikissa sähköongelmissa ei potentiaalilla ole merkitystä, vaan potentiaalierolla, ja tälle viimeiselle suurelle otetaan käyttöön erityinen nimi - Jännite (mahdollinen ero kahden pisteen välillä). Potentiaalieron (jännitteen) mittayksikkö käytännön yksikköjärjestelmässä on voltti.

Myös sähkötekniikassa on käsitteitä elektrodin potentiaali ja kosketuspotentiaaliero.