elektrisk potensial

Elektrisk potensial er et begrep som brukes til å beskrive et elektrostatisk felt (se elektrisk felt). Det elektriske potensialet er dannet etter mønster av potensial i et tyngdefelt. I et tyngdefelt er den tilsvarende størrelsen tyngdeakselerasjon ganger høyden over et valgt nullnivå der potensialet settes lik null. Teorien for elektrisk potensial ble grunnlagt og utviklet av George Green (1793–1841) og C. F. Gauss (1777–1855). Elektrisk potensial henger tett sammen med elektrisk spenning.

Beskrivelse

I et elektrisk felt er feltstyrken definert som forholdet mellom kraften som virker på en positiv elektrisk ladning i feltet, og størrelsen av ladningen, altså lik kraften per ladningsenhet. Hvis en ladning Q forskyves en liten strekning s i retning mot den elektriske kraften som virker på den, må det utføres et arbeid lik produktet av ladningen, feltstyrken og strekningen. Det utførte arbeid blir altså W = Q · E · s, der E er styrken til det elektriske feltet. Forholdet mellom arbeidet og ladningen defineres som potensialforskjellen U , det vil si spenningen mellom endepunktene av veistrekningen. I et homogent felt blir U = W/Q = E · s.

Hvis forskyvningen har en retning som danner en skjev vinkel med kraften, blir arbeidet bestemt av kraftens komponent i bevegelsesretningen. Ved en forskyvning som danner en rett vinkel med kraftretningen, blir arbeidet, og dermed potensialforskjellen, lik null, og potensialet blir derfor konstant.

Ekvipotensialflater

Hvis en flate overalt står vinkelrett på retningen av den elektriske kraften, vil alle punktene i flaten ha samme potensial. En slik flate kalles en nivåflate eller en ekvipotensialflate. Ekvipotensialflaten rundt en ladd partikkel er en kuleflate med partikkelen i sentrum. I et uniformt elektriske felt, slik vi tilnærmet har mellom to kondensatorplater, er ekvipotensialflatene vinkelrett på feltlinjene, det vil si parallelle med kondensatorplatene. Tilsvarende er ekvipotensialflatene i et uniformt tyngdefelt horisontale (vannrette) flater.

Er et elektrostatisk felt dannet mellom ladde ledere, må ledernes overflate bli nivåflater, fordi det vil gå en strøm langs overflaten av en leder inntil alle punkter i lederen har samme elektriske potensial. Dette svarer til at overflaten av en innsjø er en nivåflate i et tyngdefelt. I feltet mellom lederne øker potensialet kontinuerlig fra den negative til den positive leder.

Valg av nullnivå

Elektrisk potensial må alltid angis i forhold til et utgangspunkt hvor potensialet settes lik null. I virkeligheten er det da potensialdifferanser eller spenninger som måles, mens potensialet ifølge sin definisjon alltid inneholder en ubestemt konstant som avhenger av hvor vi velger nullnivå. Se elektrisk spenning.

Anveldelser

Størrelsen elektrisk potensial brukes blant annet ved beregningen av elektriske linser til elektronmikroskop, til beregning av potensialfordelingen i elektronrør og så videre.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg