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:

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

Mednarodni sistem enot predpisuje za električni potencial izpeljano enoto volt.

Vpeljava električnega potenciala

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

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:

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

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

Glej tudi