Elektrisk potentiale er den elektriske potentielle energi (EPE) pr. ladningsenhed. (Enheden for energi er joule og enheden for ladning er coulomb.) Det elektriske potentiale angiver, hvor mange joule energi der svarer til hver coulomb ladning — med andre ord, hvor meget potentiel energi et ladet objekt har pr. enhedsladning. Enheden for elektrisk potentiale, joule pr. coulomb, hedder volt til minde om Alessandro Volta. En volt er lig med en joule pr. coulomb.


 

Definitioner og notation

Elektrisk potentiale betegnes typisk med symbolet V (eller nogle gange φ). Hvis U eller W er den elektriske potentielle energi for en ladning q, skrives sammenhængen ofte som:

  • V = U / q eller V = W / q

Potentialet er en skalar størrelse (har ingen retning), i modsætning til det elektriske felt, som er en vektorstørrelse.

Potentialforskel (spænding)

Ofte er det ikke det absolutte potential, men forskellen mellem to punkter, der er relevant. Potentialforskel mellem punkt a og b er:

  • ΔV = V(b) − V(a)

ΔV fortæller, hvor meget arbejde pr. enhedsladning der udføres af/ mod det elektriske felt, når en testladning flyttes fra a til b. Dette er den størrelse, en voltmeter måler — voltmeteret forbindes parallelt og måler netop potentialforskellen mellem to punkter.

Sammenhæng med elektrisk felt

Det elektriske felt E og potentialet V hænger sammen ved:

  • E = −∇V (i differentialform),
  • eller som linjeintegral: ΔV = −∫_a^b E · dl.

Minus-tegnet viser, at feltet peger i retning af faldende potential — en positiv testladning vil derfor spontant bevæge sig mod områder med lavere potential.

Potentialet for en punktladning

For en enkelt punktladning Q i vakuum (med reference V = 0 i uendelig) er potentialet i en afstand r fra ladningen:

  • V(r) = 1 / (4πε0) · Q / r

Her er ε0 den elektriske konstant (permiviteten i fri rum). Bemærk, at potentialet falder som 1/r.

Equipotentialflader og arbejde

Overflader, hvor potentialet er konstant, kaldes equipotentialflader. Når en ladning bevæges langs en sådan flade, udføres der ingen arbejde af det elektriske felt (ΔV = 0). Dette er praktisk ved visualisering af felter og ved beregning af arbejde.

Praktiske eksempler og enheder

  • Symbol for potential og enhed: V (volt).
  • Almindelige spændinger: husholdningsnettet i mange lande ≈ 230 V, en AA-batteri ≈ 1,5 V.
  • Højere volt betyder ikke nødvendigvis større fare — strømstyrke og modstand afgør energitransport og risiko.

Vigtige formler (hurtig oversigt)

  • V = U / q
  • ΔV = V(b) − V(a) = −∫_a^b E · dl
  • V(r) for punktladning = 1/(4πε0) · Q / r

Bemærkninger om reference og fortolkning

Potentialet er relativt — man vælger ofte en reference (f.eks. jord/ground eller V = 0 i uendelig). Fortolk altid potentialværdier i forhold til den valgte reference. Desuden er det nyttigt at skelne mellem potentiel energi (afhængig af både ladning og position) og potential (energi pr. enhedsladning).