Energia potencjalna i potencjał pola elektrostatycznego

Aby opisać pole pod względem energetycznym czyli: punktu widzenia pracy, którą mogłoby ono wykonać należy umieścić w jakimś punkcie ładunek q i obserwować jaką pracę pole wykonuje, kiedy przenosi ten ładunek do nieskończoności, gdzie pola już nie ma. Tą pracę przypisuję temu punktowi. Pracę tę możemy przedstawić podobnie jak w przypadku pola grawitacyjnego jako energię potencjalną \( \overrightarrow{E} \). Dlatego najprościej jest przyjąć tą pracę , którą pole wykonuje przenosząc jednostkowy ładunek, czyli tzw. potencjał.

Potencjał pola elektrostatycznego:

Potencjałem w danym punkcie pola elektrostatycznego nazywamy wielkość energii potencjalnej \( E_p \) ładunku próbnego \( q \) umieszczonego w tym punkcie przypadającą na jednostkę ładunku

\[ V=\frac{E_p}{q} \]

Potencjał nie zależy od wielkości i znaku ładunku próbnego \( q \).

Praca sił pola elektrostatycznego:

Pole ma w danym punkcie potencjał 1V jeżeli przenosząc ładunek 1C z tego punktu do nieskończoności (gdzie pola już nie ma) wykonuje pracę 1J.

\[ V_A=\frac{W_{A \rightarrow \infty}}{q} \]

Praca sił pola elektrostatycznego na przeniesienie ładunku q z punktu A do punktu B jest równa ubytkowi energii potencjalnej:

\[ V_{A \rightarrow B} = E_{pA}-E_{pB}=q(V_A-V_B) \]

Różnicę potencjałów między dwoma punktami nazywamy napięciem.

Jednostki potencjału i napięcia:

\[ 1V=\frac{1J}{1C} \]