Was ist elektrisches Potenzial?

Das elektrische Potenzial ist ein quantitatives Merkmal eines elektrischen Feldes, das auf der Messung der Arbeit elektrischer Kräfte basiert, die das Feld verrichtet, wenn sich Ladungen durch das Feld bewegen. Zur Messung des elektrischen Potenzials werden spezielle Geräte verwendet – Elektroskope und Elektrometer.

Das durch Ladungen erzeugte elektrische Feld hat die folgende wichtige Eigenschaft: Die von den Feldkräften bei der Bewegung der Ladungen darin verrichtete Arbeit hängt nur von der Position der Anfangs- und Endpunkte der Bewegung ab, nicht jedoch von der Bahn, entlang derer die Bewegung stattfindet (Ein Feld mit einer solchen Eigenschaft heißt Potential).

Daher kann das elektrische Feld an jedem Punkt durch die Arbeit charakterisiert werden, die die Feldkräfte leisten, wenn sich eine bestimmte Ladung von einem bestimmten Punkt ins Unendliche bewegt (praktisch bis zu einem so weit entfernten Punkt, dass das Feld darin bereits als gleich Null betrachtet werden kann). .

Ein solches Merkmal ist das elektrische Potenzial an einem bestimmten Punkt im Feld, das durch die Arbeit ausgedrückt wird, die die Feldkräfte leisten, wenn eine positive Ladung von diesem Punkt bis ins Unendliche entfernt wird.

Erfolgt diese Bewegung in Richtung der auf der Feldseite wirkenden Kraft, dann verrichtet diese Kraft positive Arbeit und das Potential des Ausgangspunktes ist positiv. Wenn die Bewegung in Richtung der Kraft erfolgt, die auf der Seite des Feldes wirkt, verrichtet die Feldkraft negative Arbeit und das Potential des Startpunkts ist negativ.

Da die Arbeit, die bei der Bewegung einer Ladung in einem elektrischen Feld geleistet wird, nicht vom Weg abhängt, sondern nur von der Position des Start- und Endpunkts, ist die Arbeit, die bei der Bewegung entlang jedes Weges von Punkt A nach Punkt B geleistet wird, gleich der Summe der geleisteten Arbeit beim Übergang von A nach Unendlich und von Unendlich nach B (da die letzten beiden Bewegungen ebenfalls eine Bewegung von A nach B darstellen, jedoch auf einem anderen Weg).

Mit anderen Worten: Die von den Feldkräften geleistete Arbeit, wenn sich eine positive Ladungseinheit von Punkt A nach Punkt B bewegt, ist gleich der Differenz der elektrischen Potentiale an den Punkten A und B.

Eine freie positive Ladung bewegt sich unter der Wirkung der Kraft des elektrischen Feldes immer in Richtung der Kraft, die positive Arbeit verrichtet, das heißt, sie bewegt sich immer von Punkten mit höherem Potential zu Punkten mit niedrigerem Potential. Im Gegenteil, negative Ladungen bewegen sich von einem Punkt mit niedrigerem Potenzial zu Punkten mit höherem Potenzial.

So wie sich schwere Körper in einem Gravitationsfeld von einem höheren zu einem niedrigeren Potenzial bewegen, bewegen sich positive elektrische Ladungen von einem höheren zu einem niedrigeren Potenzial.

So wie es bei der Bewegung schwerer Körper nicht auf die absolute Höhe an irgendeinem Punkt ankommt, sondern auf den Höhenunterschied der Punkte, zwischen denen sich die Körper bewegen, kommt es bei der Bewegung elektrischer Ladungen nicht auf die Größe des Potentials an selbst (gemessen an der Unendlichkeit), was wesentlich ist, sondern die Potentialdifferenz von Punkten, zwischen denen die Bewegung elektrischer Ladungen stattfinden kann, beispielsweise Punkte, die durch einen Draht verbunden sind.

Deshalb spielt bei allen elektrischen Problemen nicht das Potential eine Rolle, sondern die Potentialdifferenz, und für diese letzte Größe wird ein besonderer Name eingeführt – Stromspannung (Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten). Die Maßeinheit der Potentialdifferenz (Spannung) im praktischen Einheitensystem ist das Volt.

Es gibt auch Konzepte in der Elektrotechnik Elektrodenpotential Und Kontaktpotentialdifferenz.