Električni potencial

Eléktrični potenciál (oznaka φ ali U) je fizikalna in elektrotehniška količina, določena v električnem polju kot električna potencialna energija na enoto električnega naboja. Je skalarni potencial.

Točke v prostoru, v katerih ima električni potencial isto vrednost, sestavljajo ekvipotencialne ploskve (ekvipotenciale). Razlika med električnimi potenciali je električna napetost.

Električna poljska jakost je določena kot negativni gradient električnega potenciala:

${\displaystyle {\vec {\mathbf {E} }}=-{\vec {\nabla }}\varphi \!\,.}$

Mednarodni sistem enot predpisuje za električni potencial izpeljano enoto volt.

Vpeljava električnega potenciala

Na točkast naboj ${\displaystyle e\!\,}$ deluje v zunanjem električnem polju ${\displaystyle {\vec {\mathbf {E} }}\!\,}$ konservativna elektrostatska sila ${\displaystyle e{\vec {\mathbf {E} }}\!\,}$, ki pri premiku iz točke r' v točko r opravi delo, ki je enako spremembi električne potencialne energije:

${\displaystyle A=\int {\vec {\mathbf {F} }}\,\operatorname {d} {\vec {\mathbf {s} }}=e\int _{\vec {\mathbf {r'} }}^{\vec {\mathbf {r} }}{\vec {\mathbf {E} }}\,\operatorname {d} {\vec {\mathbf {s} }}\!\,.}$

Zapisani določeni integral predstavlja potencialno razliko, ki se v primeru električnega potenciala imenuje električna napetost:

${\displaystyle U({\vec {\mathbf {r'} }},{\vec {\mathbf {r} }})=\int _{\vec {\mathbf {r'} }}^{\vec {\mathbf {r} }}{\vec {\mathbf {E} }}\,\operatorname {d} {\vec {\mathbf {s} }}\!\,.}$

Pogosto si pri računu izbere neko točko ${\displaystyle {\vec {\mathbf {r} }}_{0}\!\,}$ in računa napetosti vseh točk glede na dano točko. V tem primeru se krajevnega vektorja ${\displaystyle {\vec {\mathbf {r} }}_{0}\!\,}$ ne navaja vsakič, saj je konstanten. Tako vpeljana električna napetost se imenuje električni potencial ${\displaystyle U({\vec {\mathbf {r} }})\!\,}$. Pri obravnavi točkastih nabojev se pogosto za referenčno točko izbere neskončnost (${\displaystyle {\vec {\mathbf {r} }}_{0}\rightarrow \infty \!\,}$). Potencial točkastega naboja ${\displaystyle e\!\,}$ se lahko tako zapiše:

${\displaystyle U(r)=-{\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\frac {e}{r}}\!\,.}$

Glej tudi

• skalarni potencial
• Nernstov potencial
• magnetni skalarni potencial