Електричний потенціал
З курсу Механіки відомо, що потенційна енергія тіла пов’язана з роботою сили, наприклад підйом вантажу в гравітаційному полі збільшує його потенційну енергію.
Оскільки, в електричному полі на заряди також діють сили, поняття потенційної енергії буде справедливе і для електричних полів, зміна потенційної енергії електричного поля є рушійною силою електричного струму, і називається напругою.
Припустимо, що в електричному полі плоского конденсатора позитивно заряджений одиночний заряд рухається до позитивної пластини, як показано на малюнку нижче.
На одиночний заряд з боку позитивної пластини діятиме відштовхувальна сила, а з боку негативної – сила, що притягує. Визначимо зміну потенційної енергії одиночного позитивного заряду при його переміщенні між пластинами конденсатора проти сил, що діють у протилежному напрямку.
Робота, що виконується одиночним зарядом, дорівнюватиме:
- F – сила, що діє на заряд;
- s – переміщення заряду.
В свою чергу:
тоді
- q – величина заряду;
- E – напруженість електричного поля.
Дана величина роботи дорівнюватиме збільшенню потенційної енергії заряду ΔW:
Електричне поле у фізиці характеризується його напруженістю – силою, що діє з боку поля на точковий заряд у 1 Кл.
Зміна потенційної енергії електричного поля між двома точками описується електричною напругою або різницею потенціалів.
Різниця потенціалів (електричний потенціал) – це відношення роботи електричного поля при перенесенні електричного заряду з однієї точки до іншої до його величини.
Оскільки, A = qEs, тобто робота дорівнює зміні потенційної енергії заряду при переміщенні на відстань s від негативної пластини, тому, електричний потенціал у місці знаходження електричного заряду дорівнює:
