פוטנציאל חשמלי ומתח חשמלי

פוטנציאל חשמלי

בפרק הקודם מצאנו כי הכוח החשמלי F מקנה אנרגיה פוטנציאלית חשמלית E_p לגופים הטעונים במטען חשמלי.

בחלק הקודם הגדרנו מתוך הכוח החשמלי F את מושג השדה החשמלי E. השדה החשמלי E משמש כמדד בכל נקודה ונקודה במרחב לעוצמת הכוח החשמלי F ועל כיוון פעולתו על מטען חשמלי q שיוצב באותה נקודה. הכפלה של השדה החשמלי E בגודל המטען הנקודתי q נותנת את הכוח החשמלי F שיפעל על אותו מטען.

F = qE

באופן דומה נגדיר מתוך האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית E_p מושג חדש בשם פוטנציאל חשמלי שסימנו V_p. הפוטנציאל החשמלי ישמש לנו כמדד בכל נקודה ונקודה במרחב למידת האנרגיה הפוטנציאלית שיקבל מטען חשמלי q שיוצב באותה נקודה. הכפלה של הפוטנציאל החשמלי V_p בגודל המטען הנקודתי q נותנת את האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית E_p שיקבל אותו מטען.

E_p = qV_p

המשוואה לחישוב האנרגיה הפוטנציאלית כבר ידועה לנו מהפרק הקודם והיא,

E_p = kq₁q₂ / r

נציב משוואה זו במשוואה הקודמת, כאשר q₁ יוחלף במטען החשמלי Q היוצר את האנרגיה פוטנציאלית החשמלית ו- q₂ יוחלף במטען הנקודתי q. נקבל,

V_p = kQ / r

כלומר, כל מטען חשמלי Q יוצר סביבו שדה חשמלי E ומרחב של פוטנציאל חשמלי Vp.

מהשדה החשמלי E ניתן למצוא את הכוח החשמלי F שיפעל על מטען חשמלי q שיוצב בו על-ידי הכפלה של השדה החשמלי בגודל המטען.

מהפוטנציאל החשמלי V_p ניתן למצוא את האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית E_p שיקבל מטען חשמלי q על-ידי הכפלה של הפוטנציאל החשמלי בגודל המטען.

האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית נמדדת ביחידות של ג'אול J והמטען החשמלי ביחידות של קולון C. לכן הפוטנציאל החשמלי נמדד ביחידות של J/C.

הפוטנציאל החשמלי הוא מושג חשוב בפני עצמו ולכן נקבעה לו יחידת מידה חדשה השווה ל- J/C ומחליפה אותה. יחידה חדשה זו נקראת וולט וסימונה הוא V.

בפרק הבא ניעזר במרחב הפוטנציאל החשמלי שיוצר סביבו מטען חשמלי Q כדי לחשב את העבודה הנדרשת להעברת מטען חשמלי q מנקודה אחת בקרבתו לנקודה אחרת.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | הפוטנציאל החשמלי והמתח החשמלי : אנרגיה פוטנציאלית חשמלית | פוטנציאל חשמלי | מתח חשמלי | משטחים שווי פוטנציאל | הקשר בין שדה חשמלי לפוטנציאל חשמלי | מתח חשמלי בתוך שדה חשמלי אחיד | הפוטנציאל החשמלי שיוצרים גופים שונים | סיכום ]