En potential er i elektrostatikken en matematisk funktion af rumkoordinaterne, som beskriver et elektrisk felt. Potentialet angiver i ethvert punkt af rummet det arbejde, der kræves for at flytte en elektrisk enhedsladning fra et referencepunkt til det pågældende punkt. Referencepunktet gives derved potentialet nul.

Faktaboks

Etymologi

Ordet kommer fra latin potentialis, som er en afledning af potentia 'kraft, magt'.

Det elektriske potential er en skalar (tal), som betegnes med φ og måles i enheden V (volt). Potentialforskellen mellem to punkter betegnes som spændingen mellem dem. Potentialet refererer altid til et referencepunkt, der kan vælges vilkårligt. Dette punkt siges så at have et elektrisk potential på nul volt.

Fx siger vi om et lille standardbatteri at det har et potential (en spænding) på 1,5 V. Dette er fordi man har valgt at lægge referencepunktet på den negative pol. Havde man valgt at lægge det på den positive pol, skulle man i stedet sige, at batteriet havde en spænding på -1,5 V.

Eksempel

Hvis man forestiller sig to elektriske ladninger med modsat fortegn, der er tæt på hinanden, og at man fx fjerner de to ladninger fra hinanden, skal man bruge en kraft, dvs. udøve er arbejde på partiklerne. Dette arbejde bliver til potentiel energi, dvs. oplagret energi i systemet. Giver man slip på partiklerne vil denne potentielle energi blive omsat til kinetisk energi (bevægelsesenergi) , idet partiklerne vil bevæge sig mod hinanden.

Det er nøjagtigt det samme vi kender fra et tyngdefelt. Løfter man en genstand 1 meter op, kræver det et arbejde. Dette arbejde giver genstanden potentiel energi. Slipper man genstanden falder den tilbage mod jorden, og rammer den med en hastighed, der svarer til dens potentielle energi, som så er blevet omsat til kinetisk energi.

Beregning af det elektriske felt.

I det elektrostatiske felt (vektorfeltet) \(\textbf{E}\) er det nævnte arbejde uafhængigt af den vej, som følges mellem de to punkter. Et felt med denne egenskab kaldes konservativt. Følges en lukket vej tilbage til referencepunktet, er det samlede arbejde nul, hvilket matematisk er betingelsen for, at \(\textbf{E}\)-feltet kan udtrykkes som gradienten af et skalarfelt, i dette tilfælde af funktionen −φ.

Det elektriske felt bliver da

\[\textbf{E} = −\textbf{∇}φ\],

hvor \(\textbf{∇}\) betegner gradienten,

\[\textbf{∇}=(\frac{\partial }{\partial x},\frac{\partial }{\partial y},\frac{\partial }{\partial z})\].

Dvs. at vektoren \(\textbf{E}\) der angiver retning og størrelse af det elektriske felt, peger i den retning, i hvilken potentialet ændrer sig hurtigst, samt har en størrelse der angiver, hvor hurtigt potentialet ændrer sig.

Potentialer spiller en stor rolle i elektrostatikken, bl.a. fordi de som skalarfelter er matematisk enklere at håndtere end vektorfelter. Også andre grene af fysikken anvender potentialer af forskellig art. I områder af rummet, hvor der ikke optræder elektriske strømme, kan også magnetfelter beskrives ved et potential, men generelt må man for magnetfelter anvende et mere kompliceret vektorpotential.

Læs mere i Den Store Danske

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig